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pour$ POMPE DESTINEE A L'EXTRACTION DES LIQUIDES SOUS UNE
PRESSION VOISINE DE CELLE DE LEUR VAPEUR SATURANTE A
LA TEMPERATURE CONSIDEREE.
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Il arrive fréquemment,notamment dans les condenseurs à surface, les distillateurs, etc... que l'on ait à extraire d'un récipient, au fur et à.mesure de son arrivée ou de sa forma- tion, un liquide soumis à la pression de sa vapeur saturante.
Dans de tels appareils, le liquide, qui se rassemble par gravité à la partie inférieure où il est pris par une pompe d'extraction, est à une température très voisine de celle de sa vapeur saturante, Par suite, le moindre abaissement de pression provoque une vaporisation de ce liquide, et un tel abaiasement de pression peut se produire, par exemple, au mo- ment où le piston de la pompe crée dans le cylindre la
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dépression nécessaire pour soulever les clapets d'aspiration.
D'autre part, le liquide extrait peut entrainer mécani- quement des bulles de vapeur, et, enfin, dans le cas où la tension de vapeur saturante est inférieure à la pression atmosphérique, les rentrées d'air dans le récipient ou par le presse-étoupe de la pompe sont impossibles à éviter complètement.
De toute manière, il se produit dans le cylindre de la pompe une introduction ou une formation de fluide gazeux, ce qui augmente notablement le travail absorbé par cet organe et diminue le volume de liquide déplacé par chaque cylindrée jusque, dans certains cas, à l'annuler pratiquement.
Pour obvier à ces divers inconvénients, on laisse géné- ralement une grande hauteur entre la partie inférieure du récipient et la pompe d'extraction, de manière à augmenter d'une même hauteur de liquide la pression à la tubulure d'entrée de la pompe.
Cette solution conduit à un encombrement souvent inadmis- sible, principalement à bord des navires, et n'élimine pas complètement les inconvénients signalés plus haut,
La présente invention a pour objet un dispositif permettant de réaliser une pompe capable d'extraire un liquide sous une pression très voisine de celle de sa vapeur saturante à la température considérée.
A cet effet, l'extrémité du piston de cette pompe vient découvrir à la fin de la course d'aspira- tion d'une part une lumière ménagée dans la paroi du corps de pompe et reliée à la tuyauterie d'amenée du liquide à la pompe et d'autre part un orifice en communication avec une enceinte dans laquelle règne la pression de vapeur saturante à.
la température considérée, de manière à assurer le remplis- sage complet du corps de pompe par simple écoulement sous l'effet d'une pression très faible, le dégagement des vapeurs et des gaz formés ou introduits dans le corps de pompe
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s'effectuant par l'orifice prévu à cet effet,
Ce dispositif est susceptible d'un grand nombre d'application* la pompe peut être à simple ou a double effet, comporter ou non des clapets d'aspiration et de refoulement être du type vertical ou horizontal, à piston plongeur dif- férentiel, etc...
Différents modes d'exécution de l'invention sont repré- sentés à titre d'exemple aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 représente l'application du dispositif à une pompe à simple effet, la fige 2 représente l'application à une pompe à double effet à piston plongeur horizontal. les figs. 3 et 4 montrent une application du dispositif à une pompe à piston plongeur à axe vertical, du type dif- férentiel, les figs. 5 et 6 se rapportent à une variante du dis- positif dans le cas où le récipient contenant le liquide est à une pression inférieure à la pression atmosphérique. la fige 7 représente une autre variante dans laquelle on engendre à fin de course dans la pompe une pression infé- rieure à celle qui règne dans le récipient à liquide.
Enfin la fig. 8 représente un mode d'exécution parti- oulier dans lequel les clapets d'admission sont supprimés.
Dans le mode d'exécution représenté en fige 1, 1 est un récipient contenant le liquide à extraire dans les conditions indiquées, Le niveau du liquide est en 2.
La pompe est du type général connu, dit à piston plon- geur, à simple effet, dans lequel le déplacement du liquide est obtenu par les mouvements alternatifs à travers un presse- étoupe 3, d'un piston plein 4 dans une capacité 5. Oette capacité est munie d'un clapet d'aspiration 6 relié par la tuyauterie 7 au récipient 1 et d'un clapet de refoulement
Dans la paroi de la capacité 5, au voisinage du presse- étoupe, est ménagée une lumière semi-circulaire 9 dont les bords font joint sur le piston 4 et qui est découverte à fin
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de course. Un tuyau 10 relie cette lumière à la canalisation d'amenée du liquide 7.
D'autre part un orifice 11 est ménagé dans la paroi du corps de pompe 5, en face de la lumière 9, et est relié au récipient 1 par un tuyau 12 qui débouche au-dessus du niveau initial 2 du liquide, Les bords de l'orifice 11 font joint sur le piston 4,
Le fonctionnement est le suivant!
Le piston 4, commandé d'une manière quelconque, part de sa position extrême gaucho, représentée en pointillé en 4' sur la figure et se déplace dans le sens de la flèche F.
Le liquide provenant du récipient 1 soulève le clapet 6 et pénètre dans la capacité 5 qu'il ne remplit pas complé- tement pour les raisons exposées plus haut (vaporisation par- tielle, entrainement de bulles gazeuses, rentrées d'air).
Lorsque le piston arrive à fin de course en 4, il dé- couvre simultanément la lumière 9 et l'orifice 11; la pres- sion du réservoir 1 s'établit dans la capacité 5 par l'in- termédiaire du tuyau 12 et le liquide s'écoule librement du tuyau 10 à travers la lumière 9, en vertu du principe connu de disposer d'une forte charge à l'aspiration.
Les gaz ou vapeurs contenus dans la capacité 5 se déga- gent librement par le tuyau 12 dans le récipient 1,
La capacité 5 étant ainsi remplie de liquide, le piston revient de la position 4 à la position 4' et refoule le liquide par le clapet 9 à la manière connue, et l'opération se pour- suit indéfiniment de la même manière.
Le piston de la pompe pourrait, au lieu d'être horizontal comme il est représenté, être vertical, la lumière et l'orifice de dégagement des gaz et vapeurs étant alors placés à fin de course à la partie supérieure.
Dans le cas d'une pompe à double effet à piston plongeur horizontal (fig. 2) le corps de pompe est constitué par une capacité 13 déparée en deux parties 14 et 15 par une cloison 16.
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Un piston plongeur à double effet 17 traversant la oloison 16 sur laquelle il fait joint est commandé de l'ex- térieur par l'intermédiaire de la tige 18 qui traverse le presse-étoupe 19, Le corps de pompe 13 porte deux clapets d'aspiration 20 et 21 reliés par la canalisation 22 au ré- servoir 23 et deux clapets de refoulement 24 et 25.
Les lumières d'entrée de liquide sont placées en 26 et
27 de part et d'autre de la cloison, à la partie inférieure du corps de pompe: les gaz et vapeurs s'échappent à la par- tie supérieure par les orifices 28 et 29 situés en face des lumières 26 et 27 et reliés au récipient 23 par le tuyau 30.
Les bords des lumières 26 et 27 ainsi que ceux des orifices
28 et 29 font joint sur le piston.
Le fonctionnement est analogue à celui du premier cas, mais est à double effet, les deux extrémités du piston 17 venant découvrir alternativement à chaque fin de course, soit la lumière 26 et l'orifice 28, soit la lumière 27 et l'orifi- ce 29.
Les figs. 3 et 4 représentent l'application de l'inven- tion à une pompe à piston plongeur à axe vertical, du type différentiel.
Le corps de pompe 31 est séparé en deux parties 32 et 33 par une cloison horizontale 34 qui est traversée par le piston plongeur 35-56 faisant joint sur elle et constitué de deux parties de diamètres différents, choisis de telle sorte que le volume de la partie la plus étroite 36 représente la moitié du volume de la partie la plus large 35. La partie 36 traverse le presse-étoupe 37.
La lumière d'aspiration 3% ainsi que l'orifice 39 de dé- gagement des gaz et vapeurs sont placés dans la capacité 32 contre la cloison 34; les bords de la lumière 3% et de l'ori- fice 39 font joint sur la partie large 35 du piston.
La capacité 32 est munie d'un clapet d'aspiration 40 qu'une canalisation 41 fait communiquer avec le récipient 42 qui est en communication d'autre part par la tuyauterie
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43 avec la lumière 3%. La capacité 35 est munie d'un clapet de refoulement 44 et d'un clapet 45 faisant communiquer par l'intermédiaire du tuyau 46 la capacité 33 avec la capacité 32. Une tuyauterie 47 relie l'orifice 39 au réservoir 42.
Lorsque le piston 35-36 remonte du point le plus bas de sa course représenté en fig, 4, le remplissage commence par le clapet 40, puis quand la lumière 38 et l'orifice 39 sont découverts, le liquide s'écoule par la lumière 38 pendant que les gaz et vapeurs se dégagent par l'orifice 39. Lorsque le piston redescend le clapet 45 se soulève et le liquide est refoulé dans la capacité 32.
Mais lorsque le piston est parvenu à son point bas (fig.4) la partie 36 de ce piston est dans la capacité 33 et, par suite, la moitié du volume contenu primitivement dans 32 est' passée dans 33, l'autre moitié étant refoulée par le clapet 44. Lorsque le piston remonte, les phénomènes précédemment décrits se reproduisent dans la capacité 32 pendant que la deuxième partie de la cylindrée est refoulée de 33 au dehors par le clapet 44.
Lorsque le récipient contenant le liquide est à une pression inférieure à la pression atmosphérique, il doit évi- demment être muni d'un extracteur de gaz inoondensables de système quelconque.
On peut utiliser la disposition représentée en fig. 5 dans laquelle le tuyau d'évacuation des gaz et vapeurs 48 reliant le corps de pompe 49 au récipient 50 aboutit à la tu- bulure 51 d'un extracteur de gaz incondensables 52 afin d'é- viter que les fluides évacués ne traversent le récipient 50, ce qui pourrait nuire aux opérations effectuées dans ce ré- copient.
On peut également se servir d'un extracteur de gaz in- oondersables séparé 53 d'un type quelconque, communiquant par exemple par le tuyau 54 avec l'orifice 55 de la pompe 56 (fig. 6)0
Enfin, quelle que soit la pression régnant dans le
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récipient à liquide, on peut avoir intérêt, afin de diminuer encore la charge du liquide nécessaire à l'aspiration, à en- gendrer à fin de course dans le corps de pompe une pression inférieure à celle régnant dans ce récipient.
Pour cela, il convient de brancher le tuyau 57 (fig.7) assurant le dégagement en fin de course des gaz ou vapeurs du corps de pompe 58, sur un appareil 59, tel qu'un ventilateur, une trompe à eau ou à jet de vapeur etc.., de système quel- conque, susceptible d'aspirer ces gaz ou vapeurs, en créant dans la capacité 58 une pression inférieure à celle du réci- pient 60, ce qui facilite l'entrée du liquide à travers la lumière 61 et diminuse d'autant la charge nécessaire à cet effet. L'aspirateur 59 refoule les gaz ou vapeurs soit dans le récipient 60 en 62, soit à l'air libre en 63, soit en tout autre point.
Un récipient 64 de capacité appropriée peut être placé avant l'aspiration de l'appareil 59 de manière à constituer un volant. uans les modes d'exécution représentés à titre d'exemple en figs. 5,6 et 7 le type de pompe représenté est celui de la fig. 1, mais les dispositifs indiqués s'appliquent également aux types des figs. 2 et 3.
Enfin il y a lieu de noter que, quelle que soit la forme d'exécution adoptée, les clapets d'aspiration de la pompe peuvent être supprimés, le remplissage du corps de pompe s'ef- fectuant alors complètement par la lumière.
Dans ce cas le dispositif revendiqué peut être utilisé pour assurer en même temps que le déplacement d'un liquide, le dégagement des gaz que ce liquider contient en solution avant son passage dans la pompe.
Si l'on considère, en effet, une pompe munie du dispositif décrit plus haut, sans clapets d'aspiration, le piston dans sa course d'aspiration, augmente le volume d'une capacité en- tièrement close remplie de liquide et, par suite, provoque un abaissement de pression qui détermine une formation de
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vapour et le dégagement des gaz dissous qui se rassemblent à la partie supérieure, au-dessus d'une surface libre de liquide, dans une capacité égale, en fin de course, au vo- lume du piston.
Le dégagement par le piston de la lumière et de l'ori- fice prévus assure ensuite le remplissage du corps de pompe par l'un quelconque des moyens précédemment indiqués et l'évacuation des gaz déjà séparés du liquide.
Il convient, d'autre part, que la capacité du corps de pompe soit largement prévue, de manière que le liquide y sé- journe un temps suffisant pour assurer un dégazage parfait,et dans le même but que le ou les clapets de refoulement soient placés le plus loin possible de la lumière d'entrée de li- quide. Ces clapets doivent d'autre part être assez bas pour être constamment au-dessous de la surface libre qui s'éta- blit comme il vient d'être dit.
Enfin, on doit prendre la précaution de placer l'orifice de dégagement des gaz au point le plus haut du corps de pompe afin d'assurer l'évacuation complète des fluides gazeux et d'éviter la permanence d'une poche de gaz dont l'existence serait facilitée par les grandes dimensions du corps de pompe
La fig. 8 montre, à titre d'exemple, comment l'invention peut être réalisée.
La pompe représentée est du type à piston plongeur obli- que, à simple effet, Le piston plein 64, qui a une orientation intermédiaire entre le verticale et.l'horizontale, se meut dans la capacité 65 dont le volume total est de l'ordre de plusieurs fois celui du piston.
Une lumière de remplissage 66 et un orifice de dégagement des gaz et vapeurs 67 sont prévus, comme indiqué sur la figure et organisés comme dans les appareils précédemment décrits.
Le clapet de refoulement 68 est placé assez bas pour que la partie de la capacité 65, située au-dessus du plan horizon- tal HH' targent au sommet du clapet, soit légèrement supérieure eu volume du piston. Il est aussi éloigné que possible de la
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lumière 66. Le fonctionnement est tel qu'il vient d'être décrit.
Une pompe ainsi prévue répond bien aux conditions exigées.
En particulier par la construction même, l'orifice de dégage- -ment des gaz se trouve au point le plus haut du corps de pompe.
Une organisation analogue peut être prévue avec les pom- pes des modèles représentés figures 1,2 et 3.
La présente description n'est nullement limitative, et l'on peut, en particulier, sans sortir du cadre de l'invention, modifier la construction des pompes sous réserves que le piston à l'une ou l'autre de ses fins de course, ou aux deux vienne découvrir une lumière de remplissage et un orifice de dégage- ment des gaz et vapeurs fonctionnant comme il a été dit ci- dessus, '
REVENDICATIONS
Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui nous paraîtraient nécessaires, nous revendiquons comme notre pro- priété exclusive et privative!
I - Pompe alternative à simple ou double effet, destinés à l'extraction d'un liquide sous une pression voisine de celle de sa vapeur saturante à la température considérée, caractéri- sée en ce que, à la fin de la course d'aspiration,
l'extrémité du piston, ou chaque extrémité successivement, vient décou- vrir simultanément une lumière et un orifice ménagés dans la paroi du corps de pompe, la lumière étant en communication avec la tuyauterie d'amenée de liquide à la pompe, et l'orifice avec une enceinte dars laquelle règne la pression de vapeur saturante ou à la température considérée,/avec un organe quelconque suscep- tible de maintenir cette pression, de manière à assurer le rem- plissage complet du corps de pompe, par simple écoulement, sous l'effet d'une pression très faible, le dégagement des vapeurs et des gaz formés ou introduits dans le corps de pompe s'effec. tuant par l'orifice prévu à cet effet.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.