Brevet FR2906902A1 — publié le 20080411

Dispositif de commande intermittente d'un mécanisme de dosage La présente invention concerne un dispositif de commande intermittente d'un mécanisme de dosage. Le domaine de l'invention est donc celui du dosage de produits à injecter dans des canalisations, ce dosage étant effectué de manière intermittente en envoyant des doses élémentaires de produit à des intervalles de temps succesifs déterminés mais non contigus. L'invention s'applique notamment dans l'industrie chimique ou pharmaceutique, dans les équipements de traitement ou de purification de l'eau, lo lorsque les doses de produits qui sont généralement très faibles doivent être délivrées avec une grande précision. Les produits concernés sont d'ailleurs souvent corrosifs et/ou toxiques. On connaît ainsi le document US 6 065 940 qui enseigne une pompe de dosage à diaphragme. Cette pompe est d'une grande complexité mécanique. 15 Elle ne peut pas s'intégrer aisément à une installation préexistante. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de commande d'un mécanisme de dosage qui peut facilement être incorporée à un équipement déjà opérationnel, ce dispositif présentant une structure mécanique d'une simplicité remarquable. 20 Selon l'invention, un dispositif de commande intermittente d'un mécanisme de dosage d'un produit est prévu pour être raccordé à une canalisation, dispositif comprenant des moyens pour actionner ce mécanisme pendant une période de fonctionnement au moyen d'un signal de fonctionnement, dispositif recevant un signal de la pression absolue dans ladite 25 canalisation durant ladite période de fonctionnement ; de plus, ce dispositif recevant un signal de la pression de référence régnant dans la canalisation en dehors de la période de fonctionnement il comprend : -des moyens de calcul pour établir une pression relative en soustrayant la pression de référence à la pression absolue, 30 - des moyens de traitement pour produire l'un au moins des éléments de l'ensemble qui comporte : - un signal de défaut pompe si la pression relative est constamment inférieure à un premier seuil prédéterminé durant la période de fonctionnement, 2906902 2 - un signal de manque de produit si la pression relative est constamment inférieure à un deuxième seuil prédéterminé durant la période de fonctionnement, - une estimation de la dose du produit injecté en effectuant le 5 produit d'un coefficient de correction, de la pression relative et de la durée estimée durant laquelle cette pression relative apparaît. Suivant un premier mode de réalisation du dispositif, le signal de fonctionnement est activé au moyen d'un signal d'actionnement et est désactivé au moyen d'un signal d'interruption. 1 o De préférence, ce dispositif comprend des moyens pour produire périodiquement ce signal d'actionnement et pour produire ce signal d'interruption lorsque l'estimation de la dose de produit injecté excède un troisième seuil prédéterminé. Suivant un deuxième mode de réalisation du dispositif, le signal de 15 fonctionnement prenant la forme d'une impulsion, celui-ci comprend des moyens pour commander ce signal par référence à l'estimation de produit injecté et à une valeur de consigne. Avantageusement, le dispositif comprend des moyens pour produire un signal de défaut pression lorsque la pression de référence est inférieure à un 20 quatrième seuil prédéterminé. Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la période de fonctionnement apparaissant comme une pluralité d'intervalle de temps consécutifs, le dispositif comprend un système d'acquisition afin d'enregistrer la valeur du signal de pression absolue pour chacun de ces intervalles de temps, 25 les moyens de calcul établissant dès lors la pression relative comme la plus grande de ces valeurs. De plus, le système d'acquisition est prévu pour enregistrer en association avec chacune des valeurs la durée de l'intervalle de temps au cours duquel elle est relevée, l'estimation E de la dose injectée apparaissant dès lors 30 comme la somme, pour chaque intervalle de temps i, du coefficient de correction K, de la valeur associée à cet intervalle de temps Vi et de la durée de ce dernier Di : E = E K.Vi.Di 35 En outre, les intervalles de temps ont tous la même durée. 2906902 3 La présente invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en se référant à l'unique figure annexée qui représente En référence à la figure, un mécanisme de dosage intermittent est 5 essentiellement constitué d'une pompe PP et d'une électrovanne EV disposée entre la sortie de la pompe et la canalisation CA dans laquelle le produit doit être injecté. Naturellement, l'électrovanne EV peut être intégrée dans la pompe PP. Dans la configuration la plus simple de ce mécanisme, une dose de produit est injectée dans la canalisation CA en appliquant en tant que signal de fonctionnement WS une impulsion sur l'électrovanne EV, étant entendu que la pompe PP fonctionne durant l'ouverture de la vanne. Ainsi, la période de fonctionnement de l'électrovanne est simplement déterminée par ses constantes de temps à l'ouverture et à la fermeture, ces deux opérations étant contiguës. Un mode de réalisation plus élaboré s'applique notamment lorsque l'électrovanne est très performante quant à sa vitesse d'ouverture et de fermeture, conduisant par-là même à une période de fonctionnement de durée insuffisante pour obtenir la dose requise si elle est commandée par une simple impulsion. Il convient alors d'activer le signal de fonctionnement au moyen d'un signal d'actionnement et, un certain temps après, de le désactiver au moyen d'un signal d'interruption. Le dispositif DEV objet de l'invention est donc chargé de piloter l'électrovanne EV au moyen d'un capteur de pression SE monté sur la canalisation CA et d'informations telles que des seuils ou des consignes saisies au moyen d'un clavier KB. La première opération que réalise le dispositif DEV est l'enregistrement d'une pression de référence PR du capteur SE avant que l'électrovanne EV ne soit activée, c'est-à-dire en dehors de la période de fonctionnement. Le dispositif enregistre ensuite la pression absolue PA fournie par ce même capteur SE durant la période de fonctionnement et il en dérive une pression relative AP qui est la différence entre la pression absolue et la pression de référence : AP = PA - PR. Cette pression relative offre l'avantage de représenter le seul effet de la pompe, indépendamment de la pression au sein de la canalisation lorsqu'elle est isolée du mécanisme de dosage. Il est donc préférable d'utiliser la pression relative au lieu de la pression 35 absolue dans toutes les opérations nécessitant une valeur de pression. Une première opération consiste à détecter un disfonctionnement de la 2906902 4 pompe PP. Pour ce faire, on compare la pression relative PR à un premier seuil introduit dans le dispositif DEV au moyen du clavier KB. Si la pression est inférieure à ce seuil, le dispositif produit un signal de défaut pompe qui peut par exemple être employé pour allumer un premier témoin lumineux DP sur le 5 dispositif DEV. Une deuxième opération consiste à détecter un manque de produit qui doit être injecté dans la canalisation CA. Ici, bien que la pompe PP fonctionne, elle ne produit pas la pression relative correcte du fait du manque de produit. Pour détecter cette situation, on compare la pression relative PR à un deuxième 1 o seuil qui est généralement inférieur au premier seuil. Si la pression relative est inférieure à ce deuxième seuil, le dispositif produit un signal de manque de produit qui est éventuellement visualisé sur le dispositif DEV au moyen d'un deuxième témoin lumineux MP. Une troisième opération consiste à estimer la dose de produit injecté 15 dans la canalisation CA au cours d'une période de fonctionnement. En effet, pour un produit donné et pour une durée d'ouverture donnée de l'électrovanne, on peut considérer en première approximation que la dose injectée exprimée en masse ou en volume est reliée à la pression relative par un coefficient de proportionnalité, ci-après le coefficient de correction. Ce coefficient peut être 20 déterminé empiriquement. D'autres opérations qui faisaient auparavant appel à la pression absolue PA se transposeraient aisément en employant la pression relative PR. L'invention vise donc l'utilisation de la pression relative en lieu et place de la pression absolue dans l'une ou l'autre de ces opérations. 25 Le dispositif objet de l'invention peut être amélioré très sensiblement en ayant recours à la technique dite d'échantillonnage. Il est donc avantageusement équipé d'un système d'acquisition qui enregistre les valeurs successives que prend la pression absolue PA au cours d'intervalles de temps consécutifs durant la période de fonctionnement. 30 Disposant de cette pluralité de valeurs, il est aisé de rechercher la valeur maximale pour identifier soit un défaut de la pompe PP soit un manque de produit. Dans le cas le plus courant, le système d'acquisition échantillonne périodiquement le capteur de pression SE. II s'ensuit que les intervalles de temps ont tous la même durée. Dans ce cas, l'estimation de la dose injectée peut s'obtenir en additionnant la somme des valeurs de pression et en multipliant 2906902 5 cette somme par un coefficient de correction mentionné plus haut. S'il advenait que l'échantillonnage ne soit pas périodique, pour chaque intervalle de temps i, le système d'acquisition mémorise la valeur Vi issue du capteur SE et la durée Di de cet intervalle de temps i. L'estimation de la dose 5 injectée est alors obtenue de la même manière qu'auparavant en considérant isolément chaque intervalle de temps. Durant le ième intervalle de temps la dose élémentaire Ci est égale au produit d'un coefficient de correction K, de la valeur de pression Vi et de la durée de cet intervalle de temps : Ci=K.Vi.Di 10 L'estimation E de la dose globale délivrée durant la période de fonctionnement s'obtient en faisant la somme des doses élémentaires C; : E=>Ci E = E K.V.Di La gestion du signal de fonctionnement est des plus simples. 15 Lorsque l'électrovanne EV est commandée en impulsion, on ne peut pas agir sur la dose délivrée, on peut uniquement l'estimer. La consigne du dosage CD exprimée par exemple en millilitres par heure est fournie au dispositif. Celui-ci divise la consigne CD par l'estimation Ej au cours de la jième période de fonctionnement pour en déduire la fréquence horaire de production du signal de 20 fonctionnement. Le système peut être amélioré en considérant non pas une seule estimation, mais une pluralité d'estimations successives sur une période donnée. Ainsi, si après une demi-heure la somme des doses estimées Ej vaut X, il convient de répartir la dose globale (CD ù X) sur la demi-heure qui suit. Lorsque l'on peut agir sur la dose délivrée par l'électrovanne EV, la 25 consigne du dosage CD est encore fournie au dispositif qui accède par ailleurs à une valeur de périodicité P qui a été préalablement enregistrée. Le dispositif divise la consigne CD par la périodicité P pour obtenir une valeur de dosage C. Le signal d'actionnement est régulièrement produit avec la périodicité P et le signal d'interruption est produit lorsque la dose estimée Ej au cours de la jième 30 période vaut le rapport de CD sur P. Ici encore le système peut être amélioré en considérant non pas une seule estimation, mais une pluralité d'estimations successives sur une période donnée. Les exemples de réalisation de l'invention présentés ci-dessus ont été choisis eu égard à leur caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de 35 répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre 2906902 6 cette invention. En particulier, tout moyen décrit peut être remplacé par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif (DIS) de commande intermittente d'un mécanisme de dosage (PP-EV) d'un produit raccordé à une canalisation (CA), dispositif (DIS) comprenant des moyens pour actionner ce mécanisme pendant une période de fonctionnement au moyen d'un signal de fonctionnement (WS), dispositif (DIS) recevant un signal de la pression absolue (SE) dans ladite canalisation durant ladite période de fonctionnement, caractérisé en ce que, recevant de plus un signal de la pression de référence (SE) régnant dans ladite canalisation (CA) en dehors de ladite période de fonctionnement il comprend : - des moyens de calcul pour établir une pression relative en soustrayant ladite pression de référence à ladite pression absolue, - des moyens de traitement pour produire l'un au moins des éléments de l'ensemble qui comporte : - un signal de défaut pompe (DP) si ladite pression relative est constamment inférieure à un premier seuil prédéterminé durant ladite période de fonctionnement, - un signal de manque de produit (MP) si ladite pression relative est constamment inférieure à un deuxième seuil prédéterminé durant ladite période de fonctionnement, - une estimation de la dose du produit injecté en effectuant le produit d'un coefficient de correction, de ladite pression relative et de la durée estimée durant laquelle cette pression relative apparaît. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal de fonctionnement (WS) est activé au moyen d'un signal d'actionnement et est désactivé au moyen d'un signal d'interruption. 3o 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour produire périodiquement ledit signal d'actionnement et pour produire ledit signal d'interruption lorsque ladite estimation de la dose de produit injecté excède un troisième seuil prédéterminé. 35 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal de fonctionnement (WS) prenant la forme d'une impulsion, il comprend des 7 2906902 8 moyens pour commander ce signal par référence à ladite estimation de produit injecté et à une valeur de consigne. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour produire un signal de défaut pression (DP) lorsque ladite pression de référence est inférieure à un quatrième seuil prédéterminé. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes 10 caractérisé en ce que, ladite période de fonctionnement apparaissant comme une pluralité d'intervalle de temps consécutifs, il comprend un système d'acquisition afin d'enregistrer la valeur dudit signal de pression absolue (SE) pour chacun desdits intervalles de temps, lesdits moyens de calcul établissant dès lors ladite pression relative comme la plus grande 15 de ces valeurs. 7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit système d'acquisition est prévu pour enregistrer en association avec chacune desdites valeurs la durée de l'intervalle de temps au cours duquel elle est 20 relevée, l'estimation E de la dose injectée apparaissant dès lors comme la somme, pour chaque intervalle de temps i, dudit coefficient de correction K, de la valeur associée à cet intervalle de temps Vi et de la durée de ce dernier Di : E = E K.Vi.Di 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les intervalles de temps ont tous la même durée. 25