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On sait que la pompe de Toepler est un dispositif destiné à soutirer d'un récipient, par fractions, certaines quantités de gaz de façon à les transvaser dans un autre récipient;, par exemple une éprouvette graduée, dans un but de mesure.
La pompe de Toepler habituellement connue est manoeuvrée au moyen d'un robinet à deux voies qui relie alternativement
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le dispositif au vide et à une source d'air comprise ou non, de façon que le mercure, qui joue le rôle d'un piston ae poupe, reçoive alternativement des déplacements dans les deux sens.
On comprend que le fonctionnement d'un tel .dispositif exige une surveillance continue, puisq l'opérateur dois intervenir à intervalles rapprochés pour manoeuvrer le robinet à deux voies
On a essayé de rendre automatique le fonctionnement de la pompe de Toepler de plusieurs manières. Certaine dispositifs assurent seulement la remontée automatique du. mercure ; d'au- tres commandent le mouvement du mercure dans les deux sens, par des moyens électro-magnétiques et/ou électroniques .Cependant, ces dispositifs n' ont pas donne satisfaction, soit que leur réalisation soit trop compliquée pour permettre de transvaser les gaz en vue de leur collecte, soit;
que'le vide limite obtenu soit trop faible, soit encore que le mercure soit envoyé bruta- lement dans la chambre de compression, ce qui implique des risques sérieux de casse de celle-ci.
Le but de l'invention est de réaliser une pompe de Toepler automatique qui remédie à ces inconvénients grâce à un ensem- ble de moyens électriques, électro-magnétiques et pneumatiques, tels qu'ils permettent un mouvement contrôle de montee et de descente du mercure, par admission progressive de la pression de l'air comprimé sur le ballon, c'est à dire la chambre infe- rieure, et par l'évacuation commandée de l'air par le vide,afin d'obtenir rapidement la pression limite de lauite pompe de Toepler.
A cet effet, l'invention a pour objet une pompe de Toepler automatique,comprenant un ballon relie au réservoir, lequel de- bouche sur une cuve à mercure par l'intermédiaire d'un tube zur,,:1; capillaire, ainsi que des contacts placés sur le circuit du mercure, cette pompe de Toepler étant caractérisée essentielle- ment en ce qu'elle comporte des moyens pour contrôler à la fois le vide et la pression, ces moyens étant agencés de telle
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manière qu'ils fassent monter progressivement le mercure, et étant constitués par des vannes électro-magnétiques télécom- mandées par l'intermédiaire de relais purement électromagnéti- ques, lesquels sont commandés eux-mêmes uniquement par les . variations du niveau du mercure venant toucher les contacts électriques précités.
L'invention a également pour objet un mode de réalisation comprenant les caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison : a/ La cuve à mercure comporte deux contacts électriques placés à des hauteurs différentes, de façon à commander les circuits de deux relais qui fonctionnent successivement en commandant un disjoncteur à double commande, actionné sous l'effet conjugué de ces deux relais, afin de contrôler le vide et l'air à l'entrée du ballon par une vanne électro-magnétique et d'obtenir ainsi la circulation du merure.
De la sorte, la différence de hauteur entre les deux contacts placés dans la cuve à mercure, règle le temps d'ad- mission de l'air comprimé et du vide. b/ Le réservoir du Toepler comporte un contact électrique' de façon à-commander le circuit d'un relais contrôlant lui- même une seconde vanne électro-magnétique, laquelle est utili- sée pour régler une fuite d'air afin de régulariser la pression d'admission d'air comprimé sur le mercure. c/ Un dispositif de sécurité est constitue par un relais électro-magnétique commandé par deux contacts électriques placés sur le trajet du mercure.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on décrira ci-après un mode d'exécution donné à simple titre'd'exemple de réalisation non limitatif ; on se référera au dessin schématique annexé dans lequel
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La Fi;. 1 represense L'ensemble d'un dispositif de pompe de i'oepler automatique suivant l'invention; et
La Fig.2 est le schéma d'un exemple de dispositifs de télécommande et de sécurité utilisé dans ledit ensomble.
{Suivant la Fig. 1, la pompe de Toepler automatique repré- sentée com ad un ballon 1 dans lequel le vicie Ou l'air comprimé est admis par un robinet à deux voies 2. Sur ce bal- lon vient s'ajuster un reservoir, c'est à aire une chambre de compression 3 au moyen d'un rodage conique 4. La chambre 3 est reliée d'une part à une vanne à mercure, par exemple une vanne automatique 5, relire elle-même à une enceinte 6 où se trouve le gaz à soutirer et, d'autre part, au moyen d'un tube capillaire 7, d'une longueur totale voisine de la hauteur barométrique, à une prouvette 8 maintenue dans une cuve à mercure 9.
La vanne à mercure représentée sur le dessin est une vanne du genre décrit dans la Demande de Brevet belge @ du 30 janvier 1956 pour "Soupape à liquide moteur".
Cette cuve 9 communique par le cas avec une autre cuve à mercure 10 dans laquelle plongent deux contacts électriques 11 ,. et 12 aboutissant à des hauteurs prédéterminées et réglables au-dessus du niveau au mercure.
Le robinet à deux voies 2 fait communiquer le ballon 1 d'une part avec l'air extérieur en 13, d'autre part, au moyen d'un tube 14, soit avec le vide en 15, soit avec un réservoir
16 en communication avec l'air comprime en 17 . Deux robinets
18, 19 commandent l'admission de cet air comprime dans le réservoir 16 et dans Le tube 14. En outre, Le réservoir 16 est en communication avec un tube de fuite 20.
Les commandes de fluide et de vide sont effectuées au moyen du dispositif suivant. Une première vanne electro -
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magnétique 21, de typeconnu, permet- de faire alternative- ment le vide et une rentrée d'air dans le ballon 1. Cette vanne est contrôlée par l'intermédiaire d'une boîte disjonc- @ trice, ou conjoncteur-disjoncteur, de télécommande 22, de type connu, et couramment utilisé dans l'industrie, au moyen de deux relais 23, 24 reliés respectivement aux contacts élec- triques, de préférenc.e en tungstène, 11 et 12. Une seconde vanne électro-magnétique 25,également de type connu, commande, le tube de fuite 20. Cette vanne est contrôlée par un relais
26 relié à un contact 27,placé à la partie supérieure de la chambre de compression 3.
Dans le cas où le mercure atteint un contact 28 placé à un certain niveau, par suite du non fonc- tionnement accidentel de la soupape 5,un relais électro- magnétique 29,de modèle connu et couramment utilisé dans l'in- dustrie,placé sur l'alimentation de la boîte de télécommande
22,fait disjoncter le conjoncteur-disjoncteur. Enfin, un in- terrupteur général 30 placé avant les dispositifs de télécom- mande et de sécurité,peut couper tout le courant de l'instal- lation.
Le fonctionnement est le suivant : le vide est fait sur la pompe de Toepler, le niveau'du mercure dans le ré- servoir 9 se trouve à une distance "h" de l'ouverture du capil- laire de dégagement tandis .que le@sommet dudit capillaire se trouve à une hauteur voisine de lahauteur barométrique au- dessus du même niveau. Il faut préyoir une distance "h" suffi- sante pour compenser les variations de la pression'atmosphéri- que.. Si une rentrée d'air est faite sous pression suffisante dans le ballon 1, le mercure monte: dans la chambre 3. La vanne à liquide moteur 5 ferme la communication avec l'espace à vider et le gaz est refoulé dans la cloche 8 du réservoir 9 par l'intermédiaire du capillaire.
Le-mercure monte rapidement
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dans les cuves 9 et 10 faible section. Lorsque le mercure arrive à une certaine hauteur dans la cuve, l'air comprimé est coupé par la vanne électro-magnétique 21 et la chambre 1 remise sous vide , le mercure redescend dans le ballon 1 et la hauteur barométrique est rétablie après siphonnage du mercure en 9 et 10 tandis que la vanne,à liquide moteur 5 est libéree. L'équilibre de pression se rétablit entre l'enceinte à vider et la chambre 3 et les manoeuvres peuvent recommencer.
Les manoeuvres précitées sont commandées par les relais électro-magnétiques sous l'action des contacts décrits plus haut, fonctionnant eux-mêmes lorsqu'ils sont touchés par le mercure lors des mouvements de celui-ci.
Lorsque l'interrupteur général 30 est ouvert, il n'y a pas de tension sur l'ensemble de l'installation et en particulier sur les vannes électro-magnétiques 21 et 25. Le ballon 1 est sous vide et il y a équilibre de pression entre le récipient à vider 6 et la chambre 3, l'air comprimé admis par le robinet 18 dans le réservoir 16 jouant le rôle de volant de pression, s'échappe par la fuite 20 ; lescontacts 11 et 12 sont découverts, par conséquent les relais 23 et 24 ne sont pas excités. On ferme l'interrupteur général 30, les relais 23 et 24 n'étant pas excités, c'est à dire leur circuit d'utilisation étant fermé, la vanne 21 .se trouve sous courant et permet l'admission de l'air comprima dans le ballon 1 . L'air arrivant dans ce dernier, fait monter lentement le mercure dans la chambre 3.
Comme la vanne 25 est ouverte lorsqu'il n'y a pas de tension, elle laisse échapper l'air comorimé par le tube 20, de sorte que la pression dans le réservoir-volant 16 tenu vers la pression atmosphérique.
Le mercure atteignant le contact 27. le relais 26, qui.
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se trouve alors sous tension,ferme le circuit de la vanne
25, de sorte que toute la pression est admise dans le ré- servoir 16 et le ballon 1.
Le mercure monte alors plus rapidement, ferme la soupape automatique et s'échappe par le capillaire 7 en entraînant le gaz dans la cloche du récipient 9, dans lequel le mercure monte.
Jusque là les contacts 12 et 11 étaient découverts et les circuits d'utilisation des relais 23 et 24 fermés.
Le mercure qui monte commence par atteindre le contact 11, ce qui a pour effet d'exciter le relais 23, puis le contact
12, qui a pour résultat d'exciter le relais 24. Les deux relais étant excités, la boîte de télécommande 22 disjoncte et la vanne 21, qui se trouve sans courant, remet Le ballon
1 sous l'action du vide.
Le ballon 1 étant sous l'action du vide, le mercure repasse du récipient 9 vers la chambre 3 et tend à rétablir la hauteur barométrique dans le capillaire. A ce moment les contacts 12 et 11 se découvrent et les circuits d'utilisa- tion des relais 24 et 25 se ferment. L'état initial est retrouvé et le cycle recommence tant que l'interrupteur 30 .est fermé.
La durée du cycle dépend de la différence de hauteur entre les contacts 11 et 12, et cette différence de hauteur est réglée de façon à correspondre au temps nécessaire pour retrouver l'équilibre de pression entre la chambre 3 et le récipient 6 à vider.
Dans un exemple d'application qui a été réalisé, une minute et demie suffisent à obtenir l'équilibre de pression entre la chambre 3 et le récipient 6. Le volume de az que
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l'on avait à recueillir était environ de trois centimètres cubes. Dans ces conditions, dix cycles, c'est à dire quinze minutes, ont permis d'obtenir une pression limite inférieure ou égale à 5 x 103 mm de mercure.
Un dispositif de sécurité est commandé par le contact 28 cité plus haut et la mise à la masse 31 établis aux extrémités supérieure et inférieure de la soupape automatique 5. Les contacts 28 et 31 mis à la masse, servent d'interrup- teur à mercure sur le circuit de la bobine du relais 29 (Fig.. 2). Lorsque le mercure atteint le contact 28, il ferme le circuit de la bobine du relais 29 qui attire son armature coupant ainsi l'alimentation du conjoncteur-disjoncteur qui disjoncte ; la vanne 21 n'étant plus alimentée, le ballon 1 est remis sous vide. Quand le mercure redescend, la bobine du relais 29 alimentée par un autre circuit maintient l'arma- ture en place.
L'opérateur rompt manuellement cette excita- tion séparée par l'interrupteur 32, après avoir procédé à la remise en ordre, puis 32 est refermé de façon que le relais 29 soit à nouveau prêt à fonctionner en position de sécurité.
En effet, si le mercure atteint le niveau 23 , c'est qu'il y a eu un accident de fonctionnement, c'est à dire défaut d'obtu- ration de la soupape dû à une cause qu'il faut rechercher ; par exemple, défaut momentané d'équilibrage de la soupape.
La cause déterminée, l'opérateur y remédie.
On comprend que le dispositif précédent permet d'effec- tuer les mêmes opérations que celles d'une pompe de Toepler manoeuvrée à la main, mais d'une façon plus rapide. La pré- sence de l'opérateur est nécessaire seulement pour la mise en marche et l'arrêt du dispositif.
Bien entendu, le mode de réalisation décrit ci-dessus
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et représenté sur le:; dessins n'est donné qu'à titre de' simple exemple non limitatif, et il va de soi que l'on pourra modi- fier de toute façon commexmble la forme, la disposition, la nature et le montage de ces éléments sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention.
- REVENDICATIONS -
1. Une pompe de Toepler automatique, comprenant; un ballon relié au réservoir, lequel débouche sur une cuve à mercure par l'intermédiaire d'un tube capillaire, ainsi que des con- tacts placés sur le circuit du mercure, cette pompe de
Toepler étant caractérisée essentiellement en ce qu'elle com- porte des moyens pour contrôler à la fois le vide et la pres- sion, ces moyens étant agencés de telle manière qu'ils fassent monter progressivement le mercure, et étant constitués par des vannes électro-magnétiques télécommandées par l'in- termédiaire de relais purement électro-magnétiques, lesquels sont commandés eux-mêmes uniquement par les variations du niveau du mercure venant toucher les contacts électriques précités.
2. Une pompe de Toepler comme spécifié en 1, caractérisée en ce .que la cuve à mercure comporte deux contacts électri- ques placés à des hauteurs différentes, de façon à commander les circuits de deux relais qui fonctionnent successivement en commandant un disjoncteur à double commande, actionné sous l'effet conjugué de ces deux relais, afin ue contrôler le vide et l'air à l'entrée du ballon par une vanne électro- magnétique et d'obtenir ainsi la circulation du mercure.
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