[go: up one dir, main page]

WO2025088287A1 - Pompe a dosage proportionnel et procede de dosage associe - Google Patents

Pompe a dosage proportionnel et procede de dosage associe Download PDF

Info

Publication number
WO2025088287A1
WO2025088287A1 PCT/FR2024/051417 FR2024051417W WO2025088287A1 WO 2025088287 A1 WO2025088287 A1 WO 2025088287A1 FR 2024051417 W FR2024051417 W FR 2024051417W WO 2025088287 A1 WO2025088287 A1 WO 2025088287A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
venturi
pump
neck
pump according
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/FR2024/051417
Other languages
English (en)
Inventor
Thibault MARION
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dosatron International SAS
Original Assignee
Dosatron International SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dosatron International SAS filed Critical Dosatron International SAS
Publication of WO2025088287A1 publication Critical patent/WO2025088287A1/fr
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F04B13/02—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities of two or more fluids at the same time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F04B23/08—Combinations of two or more pumps the pumps being of different types
    • F04B23/10—Combinations of two or more pumps the pumps being of different types at least one pump being of the reciprocating positive-displacement type
    • F04B23/106—Combinations of two or more pumps the pumps being of different types at least one pump being of the reciprocating positive-displacement type being an axial piston pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/103—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber
    • F04B9/105—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber reciprocating movement of the pumping member being obtained by a double-acting liquid motor
    • F04B9/1053—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having only one pumping chamber reciprocating movement of the pumping member being obtained by a double-acting liquid motor one side of the double-acting liquid motor being always under the influence of the liquid under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/02—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid
    • F04F5/10—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing liquids, e.g. containing solids, or liquids and elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles
    • F04F5/461—Adjustable nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles
    • F04F5/463—Arrangements of nozzles with provisions for mixing

Definitions

  • the present invention relates to a method and a proportional metering pump for introducing a liquid additive into a main liquid stream, circulating in a pipe, the pump being of the reciprocating differential piston type for taking the additive from a container and metering it, this pump comprising a first inlet for receiving a main liquid flow which drives a hydraulic machine, a second inlet for taking the additive and an outlet for the mixture of additive and liquid.
  • the differential piston reciprocates and drives a plunger to pick up the additive to be metered during an upstroke and to inject this additive into the main liquid or working liquid during a downstroke.
  • the pressure drop between the first inlet of the pump and the outlet varies depending on the operating phases of the pump.
  • the dosages of the liquid additive are high, in particular greater than 2% in the diverted flow to obtain 0.2% in the total flow, or 10% in the diverted flow to obtain 1% in the total flow, the difference in pressure loss between the rising phase of the differential piston and the falling phase becomes significant.
  • WO2014/111770 A1 proposes introducing a means sensitive to the pressure drop in the pump, capable of controlling the throttling means of the venturi throat to reduce the passage section when the pressure drop in the pump increases, and to increase the passage section when the pressure drop in the pump decreases.
  • the dosing devices of the type defined above are satisfactory for high flow rates, particularly those greater than 6000 l/h.
  • the invention aims, above all, to propose a proportional dosing pump which no longer presents, or presents to a lesser degree, the drawbacks mentioned above and which makes it possible to optimize the operation of the pump, in particular in the case where the flow rates of the main liquid are low.
  • the invention relates in particular to a pump for proportional dosing of an additive in a main liquid, provided with an inlet and an outlet, and comprising
  • a dosing mechanism provided with means for sucking up an additive stored in a tank, - a hydraulic machine provided with an inlet and an outlet connected respectively to the inlet and the outlet of the pump, and containing a member capable of carrying out an alternating movement, the supply of the pump with main liquid at the inlet triggering the alternating movement of the member, which movement alternately causes a suction of the additive into the hydraulic machine with opening of the suction means then an expulsion of the mixture consisting of the main liquid and the additive, at the outlet of the hydraulic machine with closing of the suction means,
  • said device being equipped with a first venturi connected, in parallel with the hydraulic machine, to the inlet and outlet of the pump
  • said device further comprising a means for closing the neck of the first venturi mounted to slide in said neck to control the passage section, means sensitive to the pressure loss in the pump, suitable for controlling the sliding of the closing means to reduce the passage section when the pressure loss in the pump increases and/or the flow rate decreases, and to increase the passage section when the pressure loss in the pump decreases and/or the flow rate increases,
  • sealing means extends inside the neck, defining a first surface called “downstream”, substantially perpendicular to the geometric axis of the first venturi, a second surface called “upstream” and a third surface connecting the first and second surfaces.
  • the third surface connects the first and second beveled surfaces so as to form with said geometric axis an acute angle whose apex belongs to the free end of the first surface.
  • the means sensitive to the pressure drop in the pump comprise a second venturi installed on a first pipe connecting the inlet of the pump to the inlet of the hydraulic machine, and means comparison between the pressure at the neck of the first venturi and the pressure at the neck of the second venturi.
  • the pressure comparison means comprise a first chamber and a second chamber, the first chamber being in fluid communication with the neck of the first venturi, and separated in a sealed manner from the second chamber by movable separation means, itself in fluid communication with the neck of the second venturi, the closure means being integral with said movable separation means, so that their deformation causes said closure means to slide along a stroke making it possible to enlarge or reduce the passage section of the neck of the first venturi.
  • the movable separation means comprise a membrane.
  • the sealing means comprises a base from which the first and second surfaces extend.
  • the first and second surfaces are planar so as to form a blade.
  • reinforcing means are provided on at least one of the first and second surfaces.
  • reinforcing means comprise a rib extending over all or part of the length of the second surface.
  • the assembly of the first, second and third surfaces forms a beveled cylinder.
  • the assembly of the first, second and third surfaces forms a beveled half tube.
  • the acute angle is between 25 and 75 degrees.
  • At least one of the surfaces has one or more recesses.
  • the first surface comprises one or more recesses.
  • the first and second venturi extend substantially parallel to each other, preferably in a direction substantially perpendicular to the longitudinal axis of the hydraulic machine.
  • the invention also relates to a method for dosing an additive in a main liquid flow using a proportional dosing pump in accordance with one embodiment of the invention.
  • FIG.1 This figure represents a schematic view of a proportional metering pump according to an embodiment of the invention.
  • FIG.2 This figure represents a longitudinal section in perspective of a hydraulic machine used in one embodiment of the invention.
  • FIG.3 This figure represents a cross-section of a proportional metering pump according to another embodiment of the invention.
  • FIG.4 This figure represents a schematic detail of a prior art pump.
  • FIG.5 This figure represents another schematic detail of a prior art pump.
  • FIG.6 This figure represents a schematic detail of a pump according to a certain embodiment of the invention.
  • FIG.8 and [Fig.9] These figures respectively represent a side and perspective view of a detail of a proportional metering pump according to a certain embodiment of the invention.
  • the switching means are controlled by the movements of the piston and comprise a connecting rod 180 acting on a distribution member which can take two stable positions. More precisely, the distribution member comprises at least one valve holder 181 comprising at least one first so-called “upper” valve 182 cooperating with a seat 163 made in the upper crown of the piston, and at least one second so-called “lower” valve 183 cooperating with a seat 164 made in the lower base of the piston.
  • the hydraulic machine further comprises triggering means comprising a pusher 185 suitable for causing, at the end of the piston stroke, by coming to bear against a stop, a sudden change in the position of the switching means under the action of an elastic means 18, for reversing the stroke of the piston.
  • triggering means comprising a pusher 185 suitable for causing, at the end of the piston stroke, by coming to bear against a stop, a sudden change in the position of the switching means under the action of an elastic means 18, for reversing the stroke of the piston.
  • the coming to bear against a stop takes place in the vicinity of the cover 191 to allow the piston to change its upward stroke to a downward stroke.
  • the coming to bear against a stop 184 also takes place in the vicinity of the lower part of the casing to allow the piston to change its downward stroke to an upward stroke.
  • the connecting rod 180 is articulated at one end on a fixed point relative to the piston 16, while the other end of the connecting rod can move in a vertical window of the valve holder 181 and come into abutment against one of the two ends of this window, in one of the two stable positions of the distribution member.
  • the elastic means 18 is integral, at each of its ends, with an articulation member received respectively in a housing provided on the connecting rod and on the pusher 185. Each housing is open in a direction substantially opposite to the direction of the force exerted by the elastic means 18 in the wall of the housing in question.
  • This elastic means 18 can advantageously be constituted by a convex spring blade.
  • the inlet of the hydraulic machine for the main liquid is located at the first pipe 10, and the outlet for the mixture is located at the second pipe 11.
  • the main liquid under pressure generally water
  • the upper valves are closed while the lower valves are open, allowing the liquid to be pushed back from the upper chamber 13 to the mixing chamber 14 and then the mixture to be evacuated to the outlet via the pipe 11.
  • the latter begins an upward stroke, which tends to reduce the volume of the upper chamber and therefore to expel its contents towards the mixing chamber, since the communication is open.
  • the pusher 185 comes to bear against a stop connected to the cover 191, which causes, under the effect of the elastic means 18, the tilting of the connecting rod 180 towards the other stable lower position, with movement of the valve holder towards the base of the piston.
  • the lower valves close while the upper valves open.
  • the pressurized liquid can pass from the lower chamber 12 to the upper chamber 13, the communication of which with the mixing chamber 14 is now cut off, and the movement of the piston is reversed. This movement is reversed due to the pressure that the main liquid admitted into the upper chamber exerts on the upper face of the upper crown.
  • the pusher 185 At the end of the downward stroke, the pusher 185 by its lower end meets a stop 184 secured to the casing 190, which causes a new tilting of the connecting rod towards the raised position and a movement of the valve holder 181 causing the closing of the upper valves and the opening of the lower valves.
  • the movement of the piston 16 is again reversed and the piston starts again following an upward stroke.
  • the alternating movement of the piston when supplying the hydraulic machine with liquid makes it possible to alternately generate suction through the sleeve 15 into the mixing chamber 14 or at the outlet 11 of the hydraulic machine.
  • the sleeve 15 is connected to the suction device 2, also called the dosing mechanism 2, by means of a nozzle.
  • this dosing mechanism 2 equipped with a suction nozzle fitted with a suction valve, therefore communicates at one of its ends, by means of the sleeve 15, also called access pipe, with a cavity inside the hydraulic machine and at the other of its ends with a reservoir of product to be dosed.
  • the suction device comprises at least one valve suction which opens when the piston moves away from the sleeve (i.e. in upward stroke) then an expulsion at the outlet via the pipe 11 with closing of the first suction valve when the piston approaches the sleeve (i.e. in downward stroke).
  • the proportional dosing pump according to the invention also includes a device 3 for controlling the pressure losses of the pump, adjustable according to the flow rate at the pump inlet.
  • This device 3 is equipped with a first venturi 30 connected, in parallel with the hydraulic machine, to the inlet E and to the outlet of the pump S.
  • a venturi is a tube comprising a convergent portion, located upstream of a narrowing or throat, and a divergent portion downstream of the throat.
  • a narrowing or throat refers to a zone of the venturi, the axial extent of which may be relatively long, which has a reduced diameter relative to the inlet and outlet diameters. It is at the throat that a depression is formed with acceleration of the liquid.
  • the device 3 also comprises a means 32 for closing the neck 301 of the first venturi, which is slidably mounted in said neck to control the passage section.
  • the device 3 also comprises means 31, 33, 35, 36 sensitive to the pressure drop in the pump, capable of controlling the sliding of the closure means to reduce the passage section when the pressure drop in the pump increases and/or the flow rate decreases, and to increase the passage section when the pressure drop in the pump decreases and/or the flow rate increases.
  • the means sensitive to the pressure loss in the pump comprise a second venturi 31 installed on a first pipe 39 connecting the inlet E of the pump to the inlet of the hydraulic machine, and comparison means 33, 35, 36 between the pressure at the neck 301 of the first venturi 30, and the pressure at the neck 311 of the second venturi 31.
  • the first venturi provided with a convergent 300, a neck 301 and a divergent 302, is in fluid communication upstream of its neck 301 with the second venturi 31, by means of the first pipe 39.
  • the second venturi 31 is provided with a convergent 310, a neck 311 and a divergent 312, and is connected to the inlet 10 of the hydraulic machine.
  • the pressure comparison means 33, 35, 36 comprise a first chamber 36 and a second chamber 35, the first chamber being in fluid communication with the neck 301 of the first venturi, and separated in a sealed manner from the second chamber 35 by movable separation means 33, itself in fluid communication with the neck 311 of the second venturi.
  • the first chamber 36 is in fluid communication with the neck 301 of the first venturi by means, for example, of a pipe 360.
  • the second chamber 35 is in fluid communication with the neck 311 of the second venturi by means, for example, of a pipe 350.
  • the closure means 32 is integral with said movable separation means, so that their deformation causes said closure means to slide along a stroke making it possible to enlarge or reduce the passage section of the neck of the first venturi.
  • the mobile separation means 33 are advantageously a membrane.
  • the closure means 32 extends inside the neck 301 of the first venturi, defining a first surface 322 called “downstream” and delimited by its free end 320, said first surface being substantially perpendicular to the geometric axis (y) of the first venturi.
  • the closure means 32 extends inside the neck 301 of the first venturi, also defining a second surface 321 called “upstream” and a third surface 323 connecting the first and second surfaces.
  • substantially perpendicular is meant that the first surface forms an angle with the geometric axis (y) of the first venturi, of the order of 90 degrees with a deviation that can reach plus or minus 10%, but generally between plus or minus 0 and 5%.
  • the portion of the sealing means intended to adjust the constriction of the neck of the first venturi is a volume delimited by:
  • downstream surface 322 that is to say the surface in contact with the liquid present in the neck downstream of the sealing means, taking into account the direction of circulation of the liquid.
  • This downstream surface 322 is vertical and extends along the axis (z) of the hydraulic machine, when the first venturi extends along its geometric axis (y) in a horizontal plane.
  • the upstream surface 321 that is to say the surface in contact with the liquid present in the neck upstream of the sealing means, taking into account the direction of circulation of the liquid.
  • the third surface 323 connects the first and second beveled surfaces so as to form with said geometric axis an acute angle A whose apex belongs to the free end 320 of the first surface. This angle is therefore defined between the horizontal plane passing through the geometric axis (y) of the first venturi and the bevel plane in which the third surface 323 extends.
  • This connecting surface which connects the first surface to the second surface, is inclined relative to the geometric axis (y) of the first venturi, so that it forms a bevel pointing towards the end 320 of the first surface called “downstream” at an acute angle A.
  • This angle is defined between the horizontal plane passing through the geometric axis (y) of the first venturi and the plane in which the third surface 323 extends.
  • This base may, for example, admit a threaded end to allow the fixing of the sealing means to the membrane 33.
  • the assembly of the base and the membrane can also be carried out by overmolding.
  • the first 322 and the second 321 surfaces are flat so as to form a blade.
  • the blade may be beveled or not, in the sense that the third surface 323 may be substantially parallel to the geometric axis of the first venturi or else connect the first and second beveled surfaces so as to form with said geometric axis an acute angle A whose apex belongs to the free end 320 of the first surface.
  • These reinforcing means may comprise or consist of a rib 326 extending over all or part of the length of the second surface.
  • the set of the first, second and third surfaces together form a beveled cylinder.
  • the assembly of the first, second and third surfaces forms a half-beveled tube whose convexity is oriented downstream. This half-beveled tube is notched at the base 325, so that the restriction is as abrupt as possible in order to reduce the length of the restriction (in the direction of flow).
  • the acute angle A is between 25 and 75 degrees.
  • At least one of the first, second or third first surfaces comprises one or more recesses 327.
  • the design of the closure means makes it possible to divide by 10 the frontal surface of the closure means subjected to pressures lower than the upstream pressure. This makes it possible to very significantly reduce the parasitic forces on the closure means, which can then be controlled by the membrane in a much more reactive manner, thus improving the precision of the division at low flow rates.
  • the components of the device 3 can be made by plastic molding and compactly nested in a housing 38.
  • the sealing of the device is ensured by a set of seals 37.
  • the first and second venturi extend substantially parallel to each other, thus allowing good compactness of the device 3.
  • first and second venturi extend substantially parallel to each other in the direction (y) perpendicular to the longitudinal axis (z) of the hydraulic machine.
  • the closing means 32 closes the neck 301 of the venturi 30, so that the passage section s1 of the neck 301 is less than 5 mm2, or even zero.
  • the main liquid stream arrives at the inlet E of the pump and does not flow or flows very little through the neck 301 of the first venturi.
  • the main liquid which flows mainly through the second venturi 31, operates the hydraulic machine 1 by actuating the differential piston 16 using almost all of the main flow diverted by the second venturi 31 and the first pipe 39.
  • the dosing mechanism 2 driven by the alternating movements of the differential piston 16 takes doses of additive from the container and the dosed mixture is injected downstream of the neck of the venturi 302 via the pipe 11 towards the outlet S of the pump.
  • the main liquid can then flow through line 360.
  • the differential piston 16 operates using a fraction of the main flow diverted by the second venturi 31 and the first pipe 39.
  • the dosing mechanism 2 driven by the alternating movements of the differential piston 16 takes doses of additive from the container and the dosed mixture is injected downstream of the neck of the venturi 302 via the pipe 11 towards the outlet S of the pump.
  • the differential piston 16 and the plunger piston of the metering mechanism 2 are moving upwards, the pressure drop between the inlet 10 and the outlet 11 of the hydraulic machine is greater than when moving downwards.
  • the pressure at the neck 311 of the second venturi 31 therefore increases compared to that prevailing at the neck of the first venturi 301.
  • the pressure in the chamber 35 becomes higher than that prevailing in the chamber 36 and the membrane 33 deforms to allow the closure means 32 to slide and enter further into the neck of the venturi 301.
  • shut-off means 32 and the membrane 33 will oscillate at the speed of the differential piston 16 to ensure a better match between the pressure drop at the neck of the venturi 30 and the total pressure drop in the hydraulic machine 1.
  • the working range of the device is reliable with precise dosing and good operating efficiency, to the extent that the Venturi effect is controlled at the level of the neck 301 of the first venturi 30.
  • the pressure losses are not negligible, the final dosage would be much too high if all the engine liquid passed through the dosing device due to the complete blockage by means 32, which would be due to a very marked Venturi effect.
  • the total pressure loss in the hydraulic machine 1 is compensated by the pressure loss at the throat of the venturi 30 with precision for both high flow rates and low flow rates.
  • the design of the closure means makes it possible to divide by 10 the frontal surface of the closure means subjected to pressures lower than the upstream pressure. This makes it possible to very significantly reduce the parasitic forces on the closure means, which can then be controlled by the membrane in a much more reactive manner, thus improving the precision of the division at low flow rates.
  • variants of the invention comprising only a selection of the described characteristics, isolated from the other described characteristics (even if this selection is isolated within a sentence comprising these other characteristics), if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art.
  • This selection comprises at least one characteristic, preferably functional without structural details, or with only a part of the structural details if this part only is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé et une pompe de dosage proportionnel pour introduire un additif liquide dans un courant de liquide principal, circulant dans une conduite, la pompe étant du type à piston différentiel à mouvement alternatif pour prélever l'additif dans un récipient et le doser, cette pompe comportant une première entrée (E) pour recevoir un débit de liquide principal qui assure l'entraînement de la pompe, une seconde entrée pour prélever l'additif et une sortie (S) pour le mélange d'additif et de liquide, caractérisés en ce que le procédé et la pompe utilisent un dispositif (3) pour contrôler les pertes de charges de la pompe, ajustable en fonction du débit en entrée de la pompe.

Description

DESCRIPTION
TITRE : POMPE A DOSAGE PROPORTIONNEL ET PROCEDE DE DOSAGE ASSOCIE
La présente invention concerne un procédé et une pompe de dosage proportionnel pour introduire un additif liquide dans un courant de liquide principal, circulant dans une conduite, la pompe étant du type à piston différentiel à mouvement alternatif pour prélever l'additif dans un récipient et le doser, cette pompe comportant une première entrée pour recevoir un débit de liquide principal qui assure l'entraînement d’une machine hydraulique, une seconde entrée pour prélever l'additif et une sortie pour le mélange d'additif et de liquide.
Dans une pompe doseuse, le piston différentiel effectue un mouvement alternatif et entraîne un piston plongeur pour prélever l'additif à doser lors d'une course de montée et pour injecter cet additif dans le liquide principal ou liquide moteur lors d'une course de descente. La perte de charge entre la première entrée de la pompe et la sortie est variable selon les phases de fonctionnement de la pompe.
Pour un bon rendement énergétique de la pompe, il est avantageux, comme proposé dans les documents de l’état de la technique EP 1773479 et EP 1151196, d’utiliser un venturi pour créer une perte de charge entre son entrée et le col, sensiblement égale à la perte de charge dans la pompe.
Cependant, lorsque les dosages de l'additif liquide sont importants, notamment supérieurs à 2 % dans le débit dévié pour obtenir 0,2% dans le débit total, ou 10 % dans le débit dévié pour obtenir 1 % dans le débit total, la différence de perte de charge entre la phase de montée du piston différentiel et la phase de descente devient importante.
Ce phénomène est d’autant plus présent que la pression dans le système de dosage est importante et que le dosage du doseur en dérivation est important, la perte de charge en montée devant compenser la pression appliquée sur le piston de dosage qui sert à doser l’additif.
Il en résulte une diminution de la précision, ou une impossibilité de créer la perte de charge nécessaire au fonctionnement de la pompe doseuse sur une plage de débit importante, typiquement d’un rapport 6 à 10 entre le minimum et le maximum du débit principal.
C’est pourquoi, le document WO2014/111770 A1 propose d’introduire un moyen sensible à la perte de charge dans la pompe, propre à piloter le moyen d’étranglement du col du venturi pour réduire la section de passage lorsque la perte de charge dans la pompe augmente, et pour augmenter la section de passage lorsque la perte de charge dans la pompe diminue.
Pour les dosages d’additif relativement faibles, notamment inférieurs à 1 % d’additif dans le liquide principal, en particulier lorsque l’on place en dérivation d’un facteur 10 des pompes doseuses dosant jusqu’à 0,3% dans le débit dévié pour obtenir 0,03% dans le débit total, les dispositifs de dosage du genre défini précédemment donnent satisfaction pour des débits importants, et notamment supérieurs à 6000 l/h.
C’est particulièrement pour des débits élevés que les différences de perte de charge entre montée et descente du piston différentiel ne sont pas trop importantes, car la perte de charge entre le col du venturi et son entrée n’est pas trop différente de la perte de charge de la pompe lors de la montée et de la descente du piston différentiel.
En revanche, pour des débits faibles, les différences de pression qui agissent sur les moyens pour réguler les pertes de charge sont faibles puisque l’effet Venturi dépend du carré de la vitesse du flux. De ce fait, le moyen d’obturation n’a plus une portance suffisante et tend à obturer le col du venturi.
Il s’ensuit une dérivation plus importante vers la machine hydraulique et par voie de conséquence un surdosage.
C’est pourquoi, l'invention a pour but, surtout, de proposer une pompe à dosage proportionnel qui ne présentent plus ou à un degré moindre les inconvénients évoqués ci-avant et qui permettent d'optimiser le fonctionnement de la pompe, en particulier dans le cas où les débits du liquide principal sont faibles.
L’invention a en particulier pour objet une pompe à dosage proportionnel d’un additif dans un liquide principal, dotée d’une entrée et d’une sortie, et comprenant
- un mécanisme de dosage pourvu de moyens pour aspirer un additif stocké dans un réservoir, - une machine hydraulique dotée d’une entrée et d’une sortie raccordées respectivement à l’entrée et à la sortie de la pompe, et renfermant un organe propre à effectuer un mouvement alternatif, l’alimentation de la pompe en liquide principal en entrée déclenchant le mouvement alternatif de l’organe , lequel mouvement provoquant alternativement une aspiration de l’additif jusque dans la machine hydraulique avec ouverture des moyens d’aspiration puis une expulsion du mélange constitué par le liquide principal et l’additif, en sortie de la machine hydraulique avec fermeture des moyens d’aspiration,
- un dispositif pour contrôler les pertes de charges de la pompe, en fonction du débit en entrée de la pompe,
- ledit dispositif étant doté d’un premier venturi raccordé, en parallèle de la machine hydraulique, à l’entrée et à la sortie de la pompe
- ledit dispositif comportant en outre un moyen d’obturation du col du premier venturi monté coulissants dans ledit col pour en contrôler la section de passage, des moyens sensibles à la perte de charge dans la pompe, propres à commander le coulissement du moyen d’obturation pour réduire la section de passage lorsque la perte de charge dans la pompe augmente et/ou le débit diminue, et pour augmenter la section de passage lorsque la perte de charge dans la pompe diminue et/ou le débit augmente,
- caractérisé en ce que le moyen d’obturation s’étend à l’intérieur du col en définissant une première surface dite « aval », sensiblement perpendiculaire à l’axe géométrique du premier venturi, une seconde surface dite « amont » et une troisième surface raccordant les première et deuxième surfaces.
Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution sont énoncées ci-après.
Avantageusement, la troisième surface raccorde les première et deuxième surfaces en biseau de manière à former avec ledit axe géométrique un angle aigu dont le sommet appartient à l’extrémité libre de la première surface.
Selon un aspect de l’invention, les moyens sensibles à la perte de charge dans la pompe comportent un deuxième venturi installé sur une première canalisation raccordant l'entrée de la pompe à l’entrée de la machine hydraulique, et des moyens de comparaison entre la pression au col du premier venturi, et la pression au col du deuxième venturi.
Selon un autre aspect de l’invention, les moyens de comparaison de pression comportent une première chambre et une seconde chambre , la première chambre étant en communication de fluide avec le col du premier venturi, et séparée de façon étanche de la seconde chambre par des moyens de séparation mobiles , elle-même en communication de fluide avec le col du second venturi, le moyen d’obturation étant solidaire desdits moyens de séparation mobiles, de sorte que leur déformation entraîne le coulissement dudit moyen d’obturation suivant une course permettant d’agrandir ou diminuer la section de passage du col du premier venturi.
De préférence, les moyens de séparation mobiles comprennent une membrane.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le moyen d’obturation comprend une base depuis laquelle s’étendent les première et deuxième surfaces.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, la première et la deuxième surfaces sont planes de manière à former une lame.
Avantageusement, des moyens de renfort sont ménagés sur au moins l’une des première et deuxième surfaces.
Encore plus avantageusement, des moyens de renfort comprennent une nervure s’étendant sur toute ou partie de la longueur de la seconde surface.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’ensemble des première, deuxième et troisième surfaces forment un cylindre biseauté.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’ensemble des première, deuxième et troisième surfaces forment un demi tube biseauté.
De préférence, l’angle aigu est compris entre 25 et 75 degrés.
De préférence, au moins l’une des surfaces comporte un ou plusieurs renfoncements.
De préférence, la première surface comporte un ou plusieurs renfoncements. De préférence, le premier et le second venturi s’étendent de manière sensiblement parallèle entre eux, préférablement suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal de la machine hydraulique.
L’invention a également pour objet un procédé de dosage d’un additif dans un flux de liquide principal mettant en oeuvre une pompe à dosage proportionnel conforme à un mode de réalisation de l’invention.
D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
[Fig.1] Cette figure représente une vue schématique d’une pompe à dosage proportionnel conforme à un mode de réalisation de l’invention.
[Fig.2] Cette figure représente une coupe longitudinale en perspective d’une machine hydraulique utilisée dans un mode de réalisation de l’invention.
[Fig.3] Cette figure représente une coupe transversale d’une pompe à dosage proportionnel selon un autre mode de réalisation de l’invention.
[Fig.4] Cette figure représente un détail schématique d’une pompe de l’art antérieur.
[Fig.5] Cette figure représente un autre détail schématique d’une pompe de l’art antérieur.
[Fig.6] Cette figure représente un détail schématique d’une pompe conforme à un certain mode de réalisation de l’invention.
[Fig.7] Cette figure représente un détail schématique d’une pompe conforme à un autre mode de réalisation de l’invention.
[Fig.8] et [Fig.9] Ces figures représentent respectivement une vue de côté et en perspective d’un détail d’une pompe à dosage proportionnel selon un certain mode de réalisation de l’invention.
[Fig.10] et [Fig.11] Ces figures représentent respectivement une vue de côté et en perspective d’un détail d’une pompe à dosage proportionnel selon un autre mode de réalisation de l’invention. En se reportant à la figure 1 puis à la figure 2, on peut voir un exemple de machine hydraulique 1 du type de celles qui peuvent être utilisées dans la pompe à dosage proportionnel selon l’invention.
Cet exemple n’est nullement limitatif dans la mesure où d’autres machines fonctionnant sur le principe d’une alimentation de la pompe en liquide principal en entrée déclenchant le mouvement alternatif d’un organe provoquant alternativement une aspiration d’additif, pourrait également convenir.
La machine hydraulique 1 comprend un piston hydraulique différentiel 16 à mouvement alternatif contenu dans une enveloppe 190 constituée d'un corps cylindrique s’étendant suivant un axe (z) et surmonté d'un couvercle 191 assemblé au corps de manière démontable, notamment par vissage. Le piston différentiel 16 est disposé dans l'enveloppe 190 pour coulisser en mouvement alternatif suivant l’axe (z). Le piston 16 comporte, en partie haute, une couronne supérieure 160 de grande section, dont la périphérie est en appui de manière étanche contre la paroi interne de l'enveloppe. Le fût du piston, coaxial à l'enveloppe et de plus petit diamètre que la couronne supérieure 160 est solidaire de cette couronne et s'étend vers le bas. La partie inférieure du fût du piston coulisse de manière étanche dans un logement cylindrique 17 coaxial à l'enveloppe. Le fût est fermé en partie basse par une base inférieure 161. Le piston 16 et le logement cylindrique 17 compartimentent l’intérieur de l’enveloppe suivant une chambres dite « de mélange » 14 délimitée par le logement cylindrique 17 et la base inférieure du piston 161 , une chambre dite «supérieure» 13 délimitée par la couronne supérieure 16 et le couvercle 191 de l’enveloppe, et une chambre dite «inférieure» 12, de forme sensiblement annulaire, délimitée par la partie en deçà de la couronne supérieure 160, par l’enveloppe et par le logement cylindrique 17.
La machine hydraulique comprend une première tubulure d’entrée 10 reliant la chambre inférieure 12 à l’extérieur, et une seconde tubulure de sortie 11 reliant la chambre de mélange 14 à l’extérieur. Un manchon cylindrique 15 coaxial à l'enveloppe s'étend depuis la chambre de mélange vers le bas pour permettre le raccordement de la chambre de mélange à un dispositif d'aspiration 2. Ce dispositif d'aspiration est actionné par la machine hydraulique au moyen d’une tige 162 du piston, elle-même reliée par un ajutage à un moyen de pompage de l'additif (non représenté sur les figures). Pour plus de détails concernant ce type de dispositif, on pourra se reporter aux documents EP0255791 et EP1151196. Des moyens de commutation hydraulique sont prévus pour l'alimentation et l'évacuation des chambres 12, 13, 14 séparées par le piston. Ces moyens de commutation sont commandés par les déplacements du piston et comportent une bielle 180 agissant sur un organe de distribution pouvant prendre deux positions stables. Plus précisément, l'organe de distribution comprend au moins un porte- clapets 181 comprenant au moins un premier clapet dit « supérieur » 182 coopérant avec un siège 163 pratiqué dans la couronne supérieure du piston, et au moins un second clapet dit « inférieur » 183 coopérant avec un siège 164 pratiqué dans la base inférieure du piston.
La machine hydraulique comporte en outre des moyens de déclenchement comprenant un poussoir 185 propres à provoquer, en fin de course du piston, par venue en appui contre une butée, un changement brusque de la position des moyens de commutation sous l'action d'un moyen élastique 18, pour l'inversion de la course du piston. La venue en appui contre une butée (non représentée sur les figures) s’effectue au voisinage du couvercle 191 pour permettre au piston de changer sa course ascendante en course descendante. La venue en appui contre une butée 184 s’effectue également au voisinage de la partie inférieure de l’enveloppe pour permettre au piston de changer sa course descendante en course ascendante.
La bielle 180 est articulée à une extrémité sur un point fixe par rapport au piston 16, tandis que l'autre extrémité de la bielle peut se déplacer dans une fenêtre verticale du porte-clapets 181 et venir en butée contre l'une des deux extrémités de cette fenêtre, dans l'une des deux positions stables de l'organe de distribution. Le moyen élastique 18 est solidaire, à chacune de ses extrémités, d'un organe d'articulation reçu respectivement dans un logement prévu sur la bielle et sur le poussoir 185. Chaque logement est ouvert suivant une direction sensiblement opposée au sens de l'effort exercé par le moyen élastique 18 dans la paroi du logement considéré. Ce moyen élastique 18 peut être avantageusement constitué par une lame ressort convexe.
L’entrée de la machine hydraulique pour le liquide principal se situe au niveau de la première tubulure 10, et la sortie pour le mélange se situe au niveau de la seconde tubulure 11 .
Suivant le cycle associé à cette configuration, le liquide principal sous pression, généralement de l'eau, entre dans la chambre inférieure 12 par la tubulure 10. Les clapets supérieurs sont fermés alors que les clapets inférieurs sont ouverts, permettant le refoulement du liquide de la chambre supérieure 13 vers la chambre de mélange 14 puis l’évacuation du mélange vers la sortie via la tubulure 11. En effet, sous l’action de la pression du liquide principal sur la face inférieure de la couronne supérieure du piston, ce dernier entame une course ascendante, qui tend à diminuer le volume de la chambre supérieure et donc à en chasser le contenu vers la chambre de mélange, puisque la communication est ouverte.
En fin de course ascendante, le poussoir 185 vient en appui contre une butée liée au couvercle 191 , ce qui provoque sous l'effet du moyen élastique 18 le basculement de la bielle 180 vers l'autre position stable basse, avec déplacement du porte-clapets vers la base du piston. Les clapets inférieurs se ferment tandis que les clapets supérieurs s'ouvrent. Le liquide sous pression peut passer depuis la chambre inférieure 12 vers la chambre supérieure 13, dont la communication avec la chambre de mélange 14 est maintenant coupée, et le mouvement du piston est inversé. Ce mouvement est inversé du fait de la pression que le liquide principal admis dans la chambre supérieure exerce sur la face supérieure de la couronne supérieure. En fin de course descendante, le poussoir 185 par son extrémité inférieure rencontre une butée 184 solidaire de l'enveloppe 190, ce qui provoque un nouveau basculement de la bielle vers la position relevée et un déplacement du porte-clapets 181 entraînant la fermeture des clapets supérieurs et l'ouverture des clapets inférieurs. Le mouvement du piston 16 est de nouveau inversé et le piston repart suivant une course ascendante.
Parallèlement, le mouvement alternatif du piston lors de l’alimentation de la machine hydraulique en liquide, permet de générer alternativement une aspiration à travers le manchon 15 jusque dans la chambre de mélange 14 ou bien en sortie 11 de la machine hydraulique. Le manchon 15 est raccordé au dispositif d’aspiration 2, appelé aussi mécanisme de dosage 2 au moyen d’un ajutage.
Tel que représenté en figure 2, ce mécanisme de dosage 2, doté d’un ajutage d’aspiration muni d'un clapet d’aspiration, communique donc en l’une de ses extrémités, au moyen du manchon 15, appelé aussi tubulure d’accès, avec une cavité intérieure à la machine hydraulique et en l’autre de ses extrémités avec un réservoir de produit à doser.
Le mouvement alternatif du piston 16 lors de l’alimentation de la machine hydraulique en liquide principale, génère une aspiration de l’additif qui est injecté dans la chambre de mélange. Généralement le dispositif d’aspiration comporte au moins un clapet d’aspiration qui s’ouvre lorsque le piston s’éloigne du manchon (c’est-à-dire en course ascendante) puis une expulsion en sortie via la tubulure 11 avec fermeture du premier clapet d’aspiration lorsque le piston se rapproche du manchon (c’est-à-dire en course descendante).
Tel que représenté en figures 2 et 3, la pompe à dosage proportionnel selon l’invention comporte aussi un dispositif 3 pour contrôler les pertes de charges de la pompe, ajustable en fonction du débit en entrée de la pompe.
Ce dispositif 3 est doté d’un premier venturi 30 raccordé, en parallèle de la machine hydraulique, à l’entrée E et à la sortie de la pompe S.
On entend par venturi un tube comportant un convergent, situé en amont d’un rétrécissement ou col, et un divergent en aval du col. Par rétrécissement ou col, on désigne une zone du venturi, dont l’étendue axiale peut être relativement longue, qui présente un diamètre réduit relativement au diamètre d’entrée et de sortie. C’est au niveau du col qu’il y a formation d'une dépression avec accélération du liquide.
Le dispositif 3 comporte également un moyen d’obturation 32 du col 301 du premier venturi, qui est monté coulissants dans ledit col pour en contrôler la section de passage.
Le dispositif 3 comporte également des moyens 31 , 33, 35, 36 sensibles à la perte de charge dans la pompe, propres à commander le coulissement du moyen d’obturation pour réduire la section de passage lorsque la perte de charge dans la pompe augmente et/ou le débit diminue, et pour augmenter la section de passage lorsque la perte de charge dans la pompe diminue et/ou le débit augmente.
Selon un mode de réalisation particulier et avantageux représenté en figures 1 et 3, les moyens sensibles à la perte de charge dans la pompe comportent un deuxième venturi 31 installé sur une première canalisation 39 raccordant l'entrée E de la pompe à l’entrée de la machine hydraulique, et des moyens de comparaison 33, 35, 36 entre la pression au col 301 du premier venturi 30, et la pression au col 311 du deuxième venturi 31 .
Dans cette configuration, le premier venturi, doté d’un convergent 300, d’un col 301 et d’un divergent 302, est en communication de fluide en amont de son col 301 avec le second venturi 31 , au moyen de la première canalisation 39. Le second venturi 31 est doté d’un convergent 310, d’un col 311 et d’un divergent 312, et est raccordé à l’entrée 10 de la machine hydraulique.
Selon un mode de réalisation particulier et tout aussi avantageux représenté en figures 1 et 3, les moyens de comparaison de pression 33, 35, 36 comportent une première chambre 36 et une seconde chambre 35, la première chambre étant en communication de fluide avec le col 301 du premier venturi, et séparée de façon étanche de la seconde chambre 35 par des moyens de séparation mobiles 33, elle- même en communication de fluide avec le col 311 du second venturi.
La première chambre 36 est en communication de fluide avec le col 301 du premier venturi au moyen par exemple d’une conduite 360.
La seconde chambre 35 est en communication de fluide avec le col 311 du second venturi au moyen par exemple d’une conduite 350.
Le moyen d’obturation 32 est solidaire desdits moyens de séparation mobiles, de sorte que leur déformation entraîne le coulissement dudit moyen d’obturation suivant une course permettant d’agrandir ou diminuer la section de passage du col du premier venturi.
Les moyens de séparation mobiles 33 sont avantageusement une membrane.
La course de mise en butée du moyen d’obturation 32 est définie par la distance entre la position d’obturation (lorsque le moyen est enfoncé dans le col du premier venturi) et la position en butée du moyen d’obturation contre un épaulement 380 du boîtier 38 du dispositif 3, cette position en butée étant obtenue lorsque la pression dans la chambre 36 plaque la membrane 33 en s’éloignant du col du premier venturi.
Selon le principe de l’invention et tel que représenté sur les figures 3, 8 à 11 , le moyen d’obturation 32 s’étend à l’intérieur du col 301 du premier venturi en définissant une première surface 322 dite « aval » et délimitée par son extrémité libre 320, ladite première surface étant sensiblement perpendiculaire à l’axe géométrique (y) du premier venturi. Le moyen d’obturation 32 s’étend à l’intérieur du col 301 du premier venturi en définissant aussi une seconde surface 321 dite « amont » et une troisième surface 323 raccordant les première et deuxième surfaces. On entend par « sensiblement perpendiculaire », le fait que la première surface forme un angle avec l’axe géométrique (y) du premier venturi, de l’ordre de 90 degrés avec un écart pouvant atteindre plus ou moins 10 %, mais généralement compris entre plus ou moins 0 et 5%.
Ainsi, la portion du moyen d’obturation destinée à ajuster l’étranglement du col du premier venturi est un volume délimité par :
- la surface aval 322, c’est-à-dire la surface en contact avec le liquide présent dans le col en aval du moyen d’obturation, en tenant compte du sens de circulation du liquide.
Cette surface aval 322 est verticale et s’étend selon l’axe (z) de la machine hydraulique, lorsque le premier venturi s’étend selon son axe géométrique (y) dans un plan horizontal.
- la surface amont 321 , c’est-à-dire la surface en contact avec le liquide présent dans le col en amont du moyen d’obturation, en tenant compte du sens de circulation du liquide.
- et la surface de raccordement 323 qui représente la zone où se produit l’étranglement.
Tel que représenté sur les figures 4 à 7, on comprend que la verticalité de la surface aval 322 permet de limiter la surface de portance du moyen d’obturation en aval de la zone d’étranglement.
Ceci permet d’éviter l’enfoncement du moyen d’obturation dû à la pression P322 rendue inférieure à la pression P321 à cause de la perte de charge générée par l’étranglement.
Cet enfoncement serait en effet préjudiciable puisqu’il conduirait à un surdosage de l’additif.
Avantageusement, la troisième surface 323 raccorde les première et deuxième surfaces en biseau de manière à former avec ledit axe géométrique un angle aigu A dont le sommet appartient à l’extrémité libre 320 de la première surface. Cet angle est donc défini entre le plan horizontal passant par l’axe géométrique (y) du premier venturi et le plan de biseau dans lequel s’étend la troisième surface 323.
Cette surface de raccordement, qui relie la première surface à la deuxième surface, est inclinée par rapport à l’axe géométrique (y) du premier venturi, de sorte qu’elle forme un biseau pointant vers l’extrémité 320 de la première surface dite « aval » selon un angle aigu A. Cet angle est défini entre le plan horizontal passant par l’axe géométrique (y) du premier venturi et le plan dans lequel s’étend la troisième surface 323.
On comprend par conséquent que le biseau que forme la surface de raccordement 323 permet de réduire la longueur de la zone d’étranglement.
Ceci permet de contenir l’effet Venturi au niveau de l’extrémité libre 320 de la surface aval.
En effet, la section de passage étant réduite au niveau de l’extrémité libre 320 de la surface aval par rapport au col, la vitesse augmente et la pression diminue. Cette diminution de pression doit être la plus locale possible afin de ne pas déséquilibrer le moyen d’obturation et ainsi augmenter le surdosage à bas débit.
Selon un mode de réalisation, le moyen d’obturation comprend une base 325 depuis laquelle s’étendent les première et deuxième surfaces.
Cette base peut admettre par exemple une extrémité filetée pour permettre la fixation du moyen d’obturation à la membrane 33.
L’assemblage de la base et de la membrane peut aussi être réalisé par surmoulage.
Selon une première variante représentée en figures 8 et 9, la première 322 et la seconde 321 surfaces sont planes de manière à former une lame.
La lame peut être biseautée ou pas, en ce sens que la troisième surface 323 peut être sensiblement parallèle à l’axe géométrique du premier venturi ou bien raccorder les première et deuxième surfaces en biseau de manière à former avec ledit axe géométrique un angle aigu A dont le sommet appartient à l’extrémité libre 320 de la première surface.
Afin de rigidifier la lame, des moyens de renfort sont ménagés avantageusement sur au moins l’une des première et deuxième surfaces.
Ces moyens de renfort peuvent comprendre ou consister en une nervure 326 s’étendant sur toute ou partie de la longueur de la seconde surface.
Selon une deuxième variante, l’ensemble des première, deuxième et troisième surfaces forment ensemble un cylindre biseauté. Selon une troisième variante représentée en figures 10 et 11 , l’ensemble des première, deuxième et troisième surfaces forment un demi tube biseauté dont la convexité est orientée vers l’aval. Ce demi tube biseauté est échancré au niveau de la base 325, pour que la restriction soit la plus brutale possible afin de réduire la longueur de la restriction (dans le sens du flux).
De préférence, l’angle aigu A est compris entre 25 et 75 degrés.
De manière à limiter les phénomènes de turbulence et de cavitation, au moins l’une des première, deuxième ou troisième première surfaces comporte un ou plusieurs renfoncements 327.
De préférence, c’est la première surface qui comporte un ou plusieurs renfoncements 327.
En résumé, la conception du moyen d’obturation, et plus généralement du dispositif pour contrôler les pertes de charges selon l’invention, permet de diviser par 10 la surface frontale du moyen d’obturation soumis à des pressions inférieures à la pression amont. Ceci permet de diminuer très fortement les efforts parasites sur le moyen d’obturation, qui peut alors être contrôlé par la membrane de manière beaucoup plus réactive, améliorant ainsi la précision de la division à bas débit.
En termes de fabrication, les composants du dispositif 3 peuvent être réalisés par moulage plastique et emboîtés de manière compacte dans un boîtier 38.
L’étanchéité du dispositif est assurée par un ensemble de joints 37.
Avantageusement, le premier et le second venturi s’étendent de manière sensiblement parallèle entre eux, permettant ainsi une bonne compacité du dispositif 3.
Encore plus avantageusement, le premier et le second venturi s’étendent de manière sensiblement parallèle entre eux suivant la direction (y) perpendiculaire à l’axe longitudinal (z) de la machine hydraulique.
Le procédé de dosage proportionnel d’un additif dans un flux de liquide principal mettant en oeuvre une pompe conforme à l’invention va maintenant être décrit.
Lorsque la pompe est au repos, c’est-à-dire quand elle n’est pas en fonctionnement, le moyen d’obturation 32 obture le col 301 du venturi 30, de sorte que la section de passage s1 du col 301 est inférieure à 5 mm2, voire nulle. Lorsqu’on commence à alimenter la machine hydraulique en liquide principal, le courant de liquide principal arrive en entrée E de la pompe et ne s’écoule pas ou peu au travers du col 301 du premier venturi.
Le liquide principal, qui s’écoule principalement au travers du second venturi 31 , fait fonctionner la machine hydraulique 1 en actionnant le piston différentiel 16 à l'aide de la quasi-totalité du courant principal dérivée par le deuxième venturi 31 et la première canalisation 39.
Le mécanisme de dosage 2 entraîné par les mouvements alternatifs du piston différentiel 16 prélève des doses d'additif dans le récipient et le mélange dosé est injecté en aval du col du venturi 302 par la conduite 11 en direction de la sortie S de la pompe.
Lorsque le débit du liquide principal arrivant en entrée E de la pompe augmente, la pression dans la chambre 35 diminue et déforme la membrane 33 qui monte et réduit le volume de la chambre 35.
Ceci entraîne la translation du moyen d’obturation 32. Ce dernier n’obture plus le col 301 du venturi 30 et le liquide principal peut alors s’écouler au travers du col 301 du premier venturi.
Le liquide principal peut alors s’écouler au travers de la conduite 360.
Au col 301 du venturi 30, la vitesse d'écoulement du fluide augmente et sa pression statique diminue.
Au col 311 du venturi 31 , la vitesse d'écoulement du fluide diminue et sa pression statique augmente.
Lorsque la pompe est alimentée avec un débit en entrée E déterminé, le piston différentiel 16 fonctionne à l'aide d'une fraction du courant principal dérivée par le deuxième venturi 31 et la première canalisation 39.
Le mécanisme de dosage 2 entraîné par les mouvements alternatifs du piston différentiel 16 prélève des doses d'additif dans le récipient et le mélange dosé est injecté en aval du col du venturi 302 par la conduite 11 en direction de la sortie S de la pompe. Lors de la montée du piston différentiel 16 et du piston plongeur du mécanisme de dosage 2, la perte de charge entre l'entrée 10 et la sortie 11 de la machine hydraulique est plus importante qu’à la descente.
L’augmentation de la perte de charge en montée engendre une baisse du débit passant dans la machine hydraulique, et donc dans le col 311 du venturi 31 , ce qui se traduit par une augmentation de pression au niveau du col 311 .
La pression au col 311 du deuxième venturi 31 augmente donc par rapport à celle régnant au col du premier venturi 301.
Dans ces conditions, la pression dans la chambre 35 devient supérieure à celle régnant dans la chambre 36 et la membrane33 se déforme pour permettre au moyen d’obturation 32 de coulisser et d'entrer davantage dans le col du venturi 301. Il en résulte une augmentation de la perte de charge entre l'entrée (convergent 300) et la sortie (divergent 302) du venturi 30, ce qui permet d'égaliser la perte de charge au col du venturi 30 et la perte de charge entre l'entrée 10 et la sortie 11 de la machine hydraulique 1 , ou tout au moins de minimiser la différence entre ces pertes de charge, ce qui contribue à améliorer la précision de dosage.
Lors de la descente du piston différentiel 16 et du piston plongeur du mécanisme de dosage 2, la perte de charge entre l'entrée 10 et la sortie 11 de la machine hydraulique 1 est plus faible, de sorte que le moyen d’obturation 32 remonte dans la chambre 36 et diminue l'étranglement du col du venturi 301 et donc la perte de charge entre l'entrée (convergent 300) et la sortie (divergent 302) du venturi 30.
Ainsi, pour des débits élevés, le moyen d’obturation 32 et la membrane 33 vont osciller à la vitesse du piston différentiel 16 pour assurer une meilleure adéquation entre la perte de charge au col du venturi 30 et la perte de charge totale dans la machine hydraulique 1 .
Pour des petits débits, la plage de travail du dispositif est fiabilisée avec un dosage précis et une bonne efficacité de fonctionnement, dans la mesure où l’effet Venturi est maîtrisé au niveau du col 301 du premier venturi 30.
En d’autres termes, comme à bas débit les pertes de charges ne sont pas négligeables, le dosage final serait beaucoup trop élevé si tout le liquide moteur passait dans le doseur du fait de l’obturation complète par le moyen 32, qui serait due à un effet Venturi très marqué. En résumé, la perte de charge totale dans la machine hydraulique 1 est compensée par la perte de charge au col du venturi 30 avec précision aussi bien pour des hauts débits et pour des faibles débits.
En conclusion, la conception du moyen d’obturation, et plus généralement du dispositif pour contrôler les pertes de charges selon l’invention, permet de diviser par 10 la surface frontale du moyen d’obturation soumis à des pressions inférieures à la pression amont. Ceci permet de diminuer très fortement les efforts parasites sur le moyen d’obturation, qui peut alors être contrôlé par la membrane de manière beaucoup plus réactive, améliorant ainsi la précision de la division à bas débit.
Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
A noter, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associés les uns avec les autres, selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Pompe à dosage proportionnel d’un additif dans un liquide principal, dotée d’une entrée (E) et d’une sortie (S), et comprenant
- un mécanisme de dosage (2) pourvu de moyens pour aspirer un additif stocké dans un réservoir,
- une machine hydraulique (1 ) dotée d’une entrée (10) et d’une sortie (11 ) raccordées respectivement à l’entrée et à la sortie de la pompe, et renfermant un organe (16) propre à effectuer un mouvement alternatif, l’alimentation de la pompe en liquide principal en entrée déclenchant le mouvement alternatif de l’organe (16), lequel mouvement provoquant alternativement une aspiration de l’additif jusque dans la machine hydraulique avec ouverture des moyens d’aspiration puis une expulsion du mélange constitué par le liquide principal et l’additif, en sortie (11 ) de la machine hydraulique avec fermeture des moyens d’aspiration,
- un dispositif (3) pour contrôler les pertes de charges de la pompe, en fonction du débit en entrée de la pompe,
- ledit dispositif (3) étant doté d’un premier venturi (30) raccordé, en parallèle de la machine hydraulique, à l’entrée et à la sortie de la pompe
- ledit dispositif (3) comportant en outre un moyen d’obturation (32) du col (301 ) du premier venturi monté coulissants dans ledit col pour en contrôler la section de passage, des moyens (31 , 33, 35, 36) sensibles à la perte de charge dans la pompe, propres à commander le coulissement du moyen d’obturation pour réduire la section de passage lorsque la perte de charge dans la pompe augmente et/ou le débit diminue, et pour augmenter la section de passage lorsque la perte de charge dans la pompe diminue et/ou le débit augmente,
- caractérisé en ce que le moyen d’obturation s’étend à l’intérieur du col (301 ) en définissant une première surface (322) dite « aval », sensiblement perpendiculaire à l’axe géométrique (y) du premier venturi, une seconde surface (321 ) dite « amont » et une troisième surface (323) raccordant les première et seconde surfaces.
[Revendication 2] Pompe à dosage proportionnel selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la troisième surface (323) raccorde les première et seconde surfaces en biseau, de manière à former avec ledit axe géométrique un angle aigu (A) dont le sommet appartient à l’extrémité libre (320) de la première surface (322).
[Revendication 3] Pompe à dosage proportionnel selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens sensibles à la perte de charge dans la pompe comportent un deuxième venturi (31 ) installé sur une première canalisation (39) raccordant l'entrée (E) de la pompe à l’entrée de la machine hydraulique, et des moyens de comparaison (33, 35, 36) entre la pression au col (301 ) du premier venturi (30), et la pression au col (311 ) du deuxième venturi (31 ).
[Revendication 4] Pompe à dosage proportionnel selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de comparaison de pression (33, 35, 36) comportent une première chambre (36) et une seconde chambre (35), la première chambre étant en communication de fluide avec le col (301 ) du premier venturi, et séparée de façon étanche de la seconde chambre (35) par des moyens de séparation mobiles (33), elle-même en communication de fluide avec le col (311 ) du second venturi, le moyen d’obturation (32) étant solidaire desdits moyens de séparation mobiles, de sorte que leur déformation entraîne le coulissement dudit moyen d’obturation suivant une course permettant d’agrandir ou diminuer la section de passage du col du premier venturi.
[Revendication 5] Pompe à dosage proportionnel selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de séparation mobiles (33) comprennent une membrane.
[Revendication 6] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyen d’obturation comprend une base (325) depuis laquelle s’étendent les première et deuxième surfaces.
[Revendication 7] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première et la deuxième surfaces sont planes de manière à former une lame.
[Revendication 8] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des moyens de renfort sont ménagés sur au moins l’une des première et deuxième surfaces.
[Revendication 9] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des moyens de renfort comprennent une nervure (326) s’étendant sur toute ou partie de la longueur de la seconde surface.
[Revendication 10] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’ensemble des première, deuxième et troisième surfaces forment un cylindre biseauté.
[Revendication 11] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’ensemble des première, deuxième et troisième surfaces forment un demi tube biseauté.
[Revendication 12] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’angle aigu (A) est compris entre 25 et 75 degrés.
[Revendication 13] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que au moins l’une des première, deuxième ou troisième première surfaces comporte un ou plusieurs renfoncements (327).
[Revendication 14] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première surface comporte un ou plusieurs renfoncements (327).
[Revendication 15] Pompe à dosage proportionnel selon l’une quelconque des revendications précédentes, ensemble la revendication 3, caractérisé en ce que le premier et le second venturi s’étendent de manière sensiblement parallèle entre eux, préférablement suivant une direction sensiblement perpendiculaire à l’axe longitudinal (z) de la machine hydraulique.
[Revendication 16] Procédé de dosage d’un additif dans un flux de liquide principal mettant en oeuvre une pompe à dosage proportionnel conforme à l’une quelconque des revendications précédentes.
PCT/FR2024/051417 2023-10-27 2024-10-27 Pompe a dosage proportionnel et procede de dosage associe Pending WO2025088287A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FRFR2311711 2023-10-27
FR2311711A FR3154771A1 (fr) 2023-10-27 2023-10-27 Pompe a dosage proportionnel et procede de dosage associe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025088287A1 true WO2025088287A1 (fr) 2025-05-01

Family

ID=89767799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2024/051417 Pending WO2025088287A1 (fr) 2023-10-27 2024-10-27 Pompe a dosage proportionnel et procede de dosage associe

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3154771A1 (fr)
WO (1) WO2025088287A1 (fr)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0255791A1 (fr) 1986-07-31 1988-02-10 Jean Cloup Perfectionnement aux dispositifs d'injection d'un produit additif dosé dans un fluide principal
EP1151196A1 (fr) 1999-02-09 2001-11-07 Dosatron International Machine hydraulique differentielle a mouvement alternatif, en particulier moteur hydraulique differentiel
EP1773479A1 (fr) 2004-07-15 2007-04-18 Dosatron International Dispositif de dosage pour introduire un additif dans un courant de liquide
US20130202456A1 (en) * 2010-10-08 2013-08-08 Dosatron International Liquid metering pump, and device for detecting the variation in pressure for such a pump
WO2014111770A1 (fr) 2013-01-17 2014-07-24 Dosatron International Dispositif de dosage pour introduire un additif liquide dans un courant de liquide principal
US20160325244A1 (en) * 2014-01-10 2016-11-10 Dosatron International Static mixer for homogenising a mixture of at least two liquids and dosing device provided with such a mixer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0255791A1 (fr) 1986-07-31 1988-02-10 Jean Cloup Perfectionnement aux dispositifs d'injection d'un produit additif dosé dans un fluide principal
EP1151196A1 (fr) 1999-02-09 2001-11-07 Dosatron International Machine hydraulique differentielle a mouvement alternatif, en particulier moteur hydraulique differentiel
EP1773479A1 (fr) 2004-07-15 2007-04-18 Dosatron International Dispositif de dosage pour introduire un additif dans un courant de liquide
US20130202456A1 (en) * 2010-10-08 2013-08-08 Dosatron International Liquid metering pump, and device for detecting the variation in pressure for such a pump
WO2014111770A1 (fr) 2013-01-17 2014-07-24 Dosatron International Dispositif de dosage pour introduire un additif liquide dans un courant de liquide principal
US20160325244A1 (en) * 2014-01-10 2016-11-10 Dosatron International Static mixer for homogenising a mixture of at least two liquids and dosing device provided with such a mixer

Also Published As

Publication number Publication date
FR3154771A1 (fr) 2025-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2946110B1 (fr) Dispositif de dosage pour introduire un additif liquide dans un courant de liquide principal
EP2638287B1 (fr) Doseur proportionnel d'un liquide auxiliaire dans un liquide principal.
EP2590886B1 (fr) Dispositif de remplissage avec systeme de regulation de debit
FR2788258A1 (fr) Limiteur de remplissage pour cuve de stockage d'un liquide
WO2018162850A1 (fr) Dispositif de distribution d'un produit avec amorçage amélioré
EP1971776B1 (fr) Machine hydraulique, en particulier moteur hydraulique, et doseur comportant un tel moteur.
EP3485165B1 (fr) Mecanisme de dosage d'une pompe a dosage proportionnel, pompe et procede de mise en oeuvre associes
FR2641338A1 (fr) Pompe a faible debit notamment pour le graissage d'un moteur a deux temps
WO2025088287A1 (fr) Pompe a dosage proportionnel et procede de dosage associe
WO2020161266A1 (fr) Bec de remplissage a depression
WO2025120279A1 (fr) Pompe a dosage proportionnel
EP3362685B1 (fr) Machine hydraulique et pompe doseuse reversible equipee d'une telle machine
EP4301981B1 (fr) Procede et pompe de dosage proportionnel a faible debit
FR2473643A1 (fr) Pompe immergee pour grande profondeur
EP0507371A1 (fr) Vanne à clapet compensé et distributeur d'hydrocarbure en faisant application
WO2001034307A1 (fr) Pompe a cadence rapide
FR2681645A1 (fr) Pompe a systeme de dosage, et dispositif pour injecter un additif liquide dans un liquide principal comportant une telle pompe.
FR2975021A1 (fr) Pompe de dosage et de distribution d'un produit liquide ou visqueux
EP1131543A1 (fr) Dispositif permettant de vidanger un conteneur de fluide visqueux

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24809401

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)