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Installation de pompage perfectionnée.
La présente invention concerne une installation et un procédé de pompage perfectionnés, utilisant plusieurs pompes. Elle 'concerne en particulier le mélange de plusieurs liquides dans n'im- porte quel rapport désiré et le maintien de ce rapport dans des débits infiniment variables* L'invention procure également des moyens pour modifier rapidement et facilement le rapport des constituants du mélange.
Jusqu'à présent, on n'est pas arrivé à mettre au point un appareil mélangeur entièrement satisfaisant qui soit capable de maintenir des rapports de mélange désirés dans des variations de débit infinies (c'est-à-dire dans les limites de la gamme de.varia- tions dont sont capables les pompes considérées). Un exemple typique du besoin auquel répond un tel appareil se trouve dans l'industrie
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des huiles où l'on désire pomper des huiles de différentes natures à partir de différents réservoirs dans une seule conduite de sortie afin de distribuer un mélange d'huile de composition désirée.
Les rapports des différents ingrédients doivent être maintenus .d'une façon stricte aux valeurs désirées par le consommateur.
Ces rapports sont souvent difficiles à contrôler par suite des variations et des fluctuations dénis Inefficacité des pompes et des installations de pompage. Cela peut poser des problèmes même lorsqu'on maintient un débit régulier et constant dans la conduite de sortie, ce qui est le cas si on pompe différentes huiles à partir de différents réservoirs dans une conduite d'alimentation mixte aboutissant à un très grand réservoir, ce processus étant en effet ininterrompu et à débit constant.
Cette difficulté de maintenir dans un rapport constant les débits respectifs des pompes mélangeuses a souvent été évitée en procédant au mélange par lots. Ce processus consiste à intro- duire les ingrédients du mélange séparément dans un grand réservoir en quantités requises et ensuite à les agiter; par exemple, pour un mélange 50-50 de deux huiles, il faut remplir le réservoir à moitié d'une huile puis achever le remplissage avec l'autre huile et ensui- te agiter le tout. C'est évidemment un procédé grossier rendu nécessaire uniquement par la difficulté décrite plus haut.
Mais le problème est fortement aggravé lorsqu'on désire obtenir un débit infiniment variable dans la conduite de sortie.
Ce débit variable est requis dans une conduite de sortie utilisée pour distribuer des mélanges en relativement petites quantités à la fois., par exemple pour remplir des véhicules-citernes. Dans ces. cas, le préposé doit continuellement ouvrir et fermer le robine prévu à l'extrémité de la conduite de sortie pour démarrer et arrêter l'écoulement du mélange d'huile. Avec ce système, il faut continuellement modifier et arrêter le débit des différentes pompes mélangeuses ce qui est extrêmement difficile à réaliser et rend problématique le maintien strict du rapport de mélange désiré. Il
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est spécialement difficile de maintenir des rapports de mélange lorsque le débit est abaissé à une valeur très faible.
Cette dernière difficulté a souvent été évitée en pré- mélangeant les huiles dans un réservoir et en pompant ensuite le mélange du réservoir dans la conduite de distribution au fur et à mesure des besoins. Ce procédé est peu commode parce qu'il nécessi- te un réservoir différent pour chaque mélange et parce qu'il pré- sente évidemment peu de souplesse sous d'autres rapports également-
La présente invention a. pour but préféré de procurer un appareil servant à maintenir efficacement des rapports de mélange dans des variations de débit infinies. L'invention a encore pour but de procurer un appareil qui soit également capable de modi- fier rapidement et facilement les rapports de mélange.
L'invention a aussi pour but de procurer un appareil permettant un pompage ordinaire, sans mélange, à l'aide de plu- sieurs pompes, la charge étant répartie d'une façon prédéterminée entre les pompes pour éviter que l'une quelconque d'entre elles soit surchargée.
Suivant la présente invention, une installation de pom- page à débit infiniment variable servant à alimenter de fluide une conduite de sortie commune comprend plusieurs pompes à volume variable, un organe flottant associé à chaque pompe de sorte que le déplacement de cet organe commande le débit volumétrique individuel de la pompe-, un système de commande hydraulique agissant sur chaque organe flottant pour en commander le déplacement en réponse à la pression régnant dans la conduite de sortie commune, et des moyens pour maintenir un déplacement synchronisé des différents organes flottants tel qu'il assure que les débits volumétriquesindividuels- des pompes soient maintenus,dans les proportions relatives dési- rées.
Dans une forme d'exécution de l'invention, l'organe flottant est une tige reliée au mécanisme à volume variable de la pompe associée et faisant normalement saillie du corps de la pompe.
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Cette tige peut être une tige de piston s'étendant dans un cylindre de commande et fixée à un piston de commande susceptible de se déplacer dans les deux sens dans le cylindre de commande. Dans c-. cas, l'espace dans le cylindre de commande orienté vers la po.npe
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et situé d'un côté du piston de commande peut être en communicati0.1 de pression de fluide avec la conduite de sortie commune tandis que l'espace dans le cylindre de commande situé de l'autre côté qu piston de commande peut être en communication de pression de fluide avec une source de fluide sous pression, par exemple un accumulateur hydraulique.
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Un mouvement synchronisé des différents organes peut tr:1 maintenu par ion dispositif de synchronisation, hydraulique qui as;ali'^ que tous les pistons de commande se déplacent ensemble. Ce disposi- tif de synchronisation hydraulique, lorsqu'on utilise un nombre pair de poupes, peut comprendre un cylindre synchronisateur associé à chaque piston de commande, un piston synchronisateur susceptible de se déplacer dans les deux sens dans le cylindre synchronisateur et relié au piston de commande associé de sorte que le cylindre synchronisateur contienne un espace proche situé du côté du piston synchronisateur proche du cylindre de commande et un espace éloigné situé du côté du piston éloigne du cylindre de commande, et des raccordements de pression de fluide croisés entre les espaces pro- ches et éloignés.
Ces raccordements croisés doivent être disposés de façon que les pistons synchronisateurssoient forcés à se dépla- cer à l'unisson.
Des séries séparées d'espaces hydrauliquement raccordés entre eux sont ainsi formées par ces jeux de raccordements de pres- sion de fluide croisés- Dans la forme d'exécution la plus simple et d'une façon générale préférée, deux séries seulement sont formées.
' Si on le désire, ces séries d'espaces peuvent être raccordées à une source de fluide sous pression, telle qu'un acdumulateur hydraulique* afin de maintenir la pression dé fluide dans chaque série d'espaces.
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série, ou des sources séparées peuvent être prévues. Si des sour- ces séparées sont prévues, elles doivent évidemment être conçues de manière à maintenir une pression égale dans les différentes séries.
Le même système comprenant des séries d'espaces hydrauli- quement reliés entre eux peut évidemment être utilisé si on dis- pose d'un nombre impair de pompes à condition que chaque série d'espaces soit en communication de pression de fluide avec une cour- ce séparée de fluide sous pression; cette communication est agencée de manière à prélever tout excès de fluide ou à débiter du fluiae supplémentaire suivant les nécessités pendant le déplacement des pistons synchronisateurs.
En variante, un mouvement synchronisé des différents organes peut être maintenu en prévoyant un accumulateur hydraulique séparé en communication de pression de fluide avec chaque cylindre de commande et en reliant rigidement ensemble les plongeurs ou les pistons de tous ces accumulateurs hydrauliques de sorte que tous les plongeurs ou pistons se déplacent ensemble. Il faut évidemment qu'il n'y ait aucune communication de pression de fluide entre les diffé- rents accumulateurs.
Afin que le rapport des volumes de fluide débités par les différentes pompes puisse être modifié à volonté, au moins une pompe peut être entraînée par une boite à vitesse variable. Les pompes peuvent être entraînées par un seul moteur ou une ou plu- sieurs pompes peuvent être entraînées par des moteurs séparés.
Différentes combinaisons de moteurs et de pompes peuvent être utili- sées, par exemple si l'installation de pompage ne contient que deux pompes, les deux pompes peuvent être entraînées par un seul moteur par l'intermédiaire de boites à vitesse continuellement variable, ou une pompe peut être entraînée de cette façon et l'autre soit directement c'est-à-dire sans boîte, soit par l'intermédiaire . d'une boite à vitesse non variable.
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être modifié en agissant sur le volume ce pompage intérieur réel tout en maintenant, si on le désire, la fréquence du cycle de pompa- ge constante.
L'invention est illustrée par le schéma synoptique annexé; qui représente une installation de pompage spécialement adaptée au mélange de deux huiles différentes et sera décrite ci-après avec référence à cette application.
Deux pompes à volume variable la et lb aspirent des huiles différentes par deux conduites d'entrée 2a et 2b et les refoulent dans une conduite de sortie commune 3 via des conduites 4a et 4b, des valves à une voie 5a. et 5b, des débitmètres 6a. et 6b, des valves à trois voies 7a et 7b et une chambre de mélange 8. Les pompes sont entraînées, comme le contre le dessin, par deux moteurs 9a et 9b, un moteur 9a opérant par l'intermédiaire d'une boîte à vitesse variable 10 et l'autre moteur 9a per l'intermédiaire d'une botte à vitesse fixe c'est-à-dire non variable 11; la botte à vitesse variable 10 permet de régler le rapportdes volumes d'huile débites par les deux pompes par unité de temps dans la conduite de sortie 3 à n'importe quelle valeur désirée.
Un dispositif de con- trôle 12 raccordé à la conduite de sortie 3 et à la boite à vitesse variable 10 assure un réglage du rapport de mélange fixé par la boite 10. Le dispositif de contrôle 12 peut être sensible à diffé- rentes caractéristiques de l'huile mélangée telles que sa viscosité ou sa densité et ces dispositifs sont bien connus.
Les débits volumétriques des deux pompes la et lb sont commandés par des tiges de piston 13a et 13b fixées à des pistons de commande 14a et 14b montés dans des cylindres de commande 15a. et 15b.
Les espaces 16a et 16b dans les cylindres de commande sont hydrauliquement raccordés .aux conduites 4a et 4b par des conduites 17a et 17b de sorte que tout.accroissement de pression dans la. conduite de'sortie et .ainsi dans les conduites 4a et 4b, tend à écarter les pistons de leurs pompes correspondantes et ainsi
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à diminuer les débits volumétriques des pompes. Les espaces 18a. et 18b dans les cylindres de commande sont raccordés à un accumulateur hydraulique 19 par des conduites 20a et 20b aboutissant à une con- duite commune 21 de sorte que l'accumulateur exerce des pressions égales constantes tendant à rapprocher les pistons 14a et 14b de leurs pompes correspondantes la et 1b.
Les pistons de commande 14a et 14b. sont rigidement reliés via les tiges de piston 21 et 21b à des pistons synchronisa- teurs 22a et 22b montés dans des cylindres de synchronisation 23a et 23b. L'espace 24a dans le cylindre synchronisateur 23a est hydrauliquement raccordé par la conduite 25 à l'espace 26b de l'au- tre cylindre synchronisateur 23b (formant ainsi une des "séries d'espaces hydrauliquement reliés entre eux" mentionnées plus haut).
De même, l'espace 26a dans le cylindre synchronisateur 23a est hy- drauliquement raccordé par la conduite 27 à l'espace 24b de l'autre cylindre synchronisateur 23b (formant ainsi une autre "série d'espa- ces hydrauliquement reliés entre eux"mentionnée plus haut, deux séries seulement étant prévues dans ce cas). Les pistons de comman- de 14a et 14b dans les deux cylindres de commande 15a et 15b sont ainsi hydrauliquement reliés de manière à devoir se déplacer à l'unisson.
Pour égaliser les pressions qui règnent dans les condui- tes d'entrée 2a et 2b, ces conduites d'entrée sont pourvues d'ori- fices variables automatiques 28a et 28b qui sont actionnés par des tiges 29a et 29b. Ces tiges sont reliées à des diaphragmes 30a et 30b dans des chambres de diaphragme 31a et 31b. L'espace 32a est en communication de pression de fluide, par la conduite 33a, avec la. partie de la conduite d'entrée 2a. qui raccorde l'orifice variable' . automatique 28a à la pompe 1a. De même, l'espace 32b est en commu-
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nication de pression de fluide par la conduite 33.b. avec la partiale la conduite d'entrée 2 qui raccorde l'orifice variable-au 28b à la pompe lb.
Des pressions constantes égales sont appliquées ?!. l'espace 34a et: l'espace 34-b -an moyen de ressorts tarés 35& et'"
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35b. Les orifices variables .automatiques assurent que les pressions de fluide des huiles respectives qui passent par ces deux orifices soient égales.
La conduite d'entrée 2a est raccordée comme le montre le dessin à la valve à trois voies 'la par la conduite de dérivation 36a; de même, la conduite d'entrée 2b 'est raccordée à la valve à trois voies 7b par la conduite de dérivation 36b.
La conduite de sortie commune 3 peut être utilisée dans un poste de distribution pour remplir des récipients ou des véhi- cules-citernes et est pourvue d'un robinet 37.
Le fonctionnement de l'installation suivant la présente invention sera maintenant décrit dans son application au mélange de deux huiles. Pour cet exemple, on désire obtenir un mélange -ayant une certaine viscosité et des calculs préliminaires indiquent que cette viscosité peut être obtenue en mélangeant deux parties d'huile provenant de la conduite d'entrée 2a avec une partie d'huile provenant de la conduite d'entrée 2b. La boite à vitesse variable
10 doit donc être réglée de façon que la pompe la tourne à une vi- tesse deux fois supérieure à la pompe lb en supposant que les deux pompes aient la même capacité= Le dispositif de contrôle peut dans ce cas être un viscosimètre et la viscosité précise que l'on désire obtenir peut être inscrite sur ceviscosimètre.
On commence à régler la valve à trois voies 7a de façon qu'elle permette au fluide de passer de la conduite 4a par la valve à une voie 5a et le débitmètre 6a dans la conduite de dérivation
36a mais non dans la chambre de mélange 8. On règle également la valve à trois voies 7b de la même façon pour permettre au fluide de passer de la conduite 4b par la valve à une voie 5b et le débit- mètre 6b dans la conduite de dérivation 36b mais non dans la chambre de mélange 8. On démarre les pompes et on vérifie les débitmètres
6a et 6b pour s'assurer que deux fois autant d'huile est pompée dans la conduite 4a que dans- la conduite 4b.
Les valves à trois voies 7a et 7b sont alors réglées de façon que toute circulation dans les conduites de dérivation
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36a et 36b soit arrêtée et que toute l'huile refoulée dans les conduites 4a et 4b passe dans la chambre demélange 8. Le robinet
37 est ouvert et l'huile mélangée commence à sortir par la conduite de sortie3. Le dispositif de contrôle (viscosimètre) 12'procure alors une nouvelle vérification du mélange et règle la boîte à vitesse variable pour corriger toute variation de la viscosité du mélange s'écartant de celle que l'on désire maintenir.
Le préposé à la distribution peut être désireux de régler .-le robinet 37 afin de modifier le débit de l'huile qui circule dans la conduite de sortie 3. -ainsi, il peut vouloir diminuer le débit dans certaines circonstances, par exemple lorsqu'un récipient est presque rempli ou lorsque le récipient à remplir est petit. Le préposé doit évidemment pouvoir fermer le robinet à la fin d'une opération de remplissage. La diminution ou l'arrêt du débit entraîne une augmentation de pression dans la conduite de sortie 3, ce qui nécessite une diminution du débit volumétrique des deux pompes.
Cette diminution est effectuée de la façon suivante par les tiges de piston 13a et 13b. La pression accrue dans la conduite 3 se fait également sentir dans les conduites 4a et 4b et ainsi, par les con- duites 17a et 17b, dans les espaces 16a et 16b des cylindres de commande. Cette pression est capable de déplacer les pistons 14a et
14b et ainsi les tiges 13a et 13b. dans un sens s'écartant des pompes de manière à actionner le mécanisme de commande du volume (non repré- senté) prévu dans les pompes pour diminuer leur débit volumétrique.
Avec les mécanismes connus, l'il difficulté suivante se présente. Quoiqu'en pratique ces pistons et tiges de piston soient généralement déplacés de la façon décrite plus haut, ils n'arrivent que rarement, sinon jamais, à se déplacer à l'unisson et sur des distancés égales. Cela est dû aufait queles deux pompes et leurs appareils associés ont rarement le.même degré d'efficacité. De plus, le degré de la différence d'efficacité varie avec.différents débits volumétriques.
Le dispositif de synchronisation comprenant les deux
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cylindres 23a et 23b est conçu pour surmonter cette difficulté et assure que les pistons 14a et 14b et les tiges 13a et 13b se déplacent toujours ensemble et, dans l'installation particulière représentée, sur des distances égales.
En l'absence de ce'dispositif synchronisateur, voici ce qui pourrait se produire. Lorsque les pressions augmentent dans les espaces 16a et 16b, le piston 14a peut se déplacer dans une mesure supérieure ou plus rapidement que le piston 14b. s'il y a moins de frottement à la pompe la qu'à la pompe lb et la tige 13a se déplace .ainsi plus facilement que la tige 13b. Cela signifie que le débit volumétrique de la pompe la. est diminué davantage, ou plus rapidement, que celui de la pompe 1b. Cela modifie immédiate- ment le¯rapport des débits volumétriques des pompes et l'installa- tion peut se stabiliser elle-même au rapport modifié.
Cela ne peut pas arriver -avec le dispositif de synchronisation précité qui assure que les débits volumétriques des deux pompes soient toujours modifiés dans des mesures proportionnées de manière à maintenir le rapport désiré.
Lorsque les débits volumétriquessont suffisamment diminués pour détendre la pression accrue qui règne dans la conduite de sortie 3, les pistons 14a et 14b. cessent de s'écarter des pompes et l'installation se restabilise une fois de plus. Au cas où le robinet 37 est complètement fermé,, l'installation ne se stabilise que lorsque les pistons 14a et 14b se sont déplacés dans une mesure suffisante pour abaisser les débits voluriétriques de la pompe à zéro.
La même opération a lieu en sens inverse lorsque le robinet est ouvert et que la pression qui règne dans la conduite de sortie 3 est diminuée.
Cela étant, on voit que l'invention procure un appareil souple et efficace qui peut être entièrement commandé par un seul préposé à la distribution, qui règle le robinet 37 et le dispositif de contrôle 12 ou la botte à vitesse variable 10.
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Si une ou plusieurs pompes d'une installation suivant l'invention doivent, éventuellement temporairement, travailler à vide, il faut prendre des mesures pour maintenir la pression dans le ou les espaces du ou des cylindres de commande associés du côté du ou des pistons de commande orientés vers la ou les pompes*
A cet effet, on peut raccorder ce ou ces espaces à l'espace corres- pondant associé à au moins une des pompes qui travaillent normale- ment. Par exemple, dans l'installation spécifique représentée par le schéma synoptiqueannexé on peut désirer fermer temporairement la pompe la; dans ce cas, on peut prévoir un raccordement de pres- sion de fluide entre les-espaces 16a et 16b afin de maintenir une pression de fluide dans l'espace 16a.
REVENDICATIONS.
1.- Installation de pompage à débit infiniment variable servant à alimenter une conduite de sortie de fluide commune, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs pompes à volume variable, un organe flottant associé à chaque pompe de sorte que le déplacement de l'organe flottant commande le débit volume trique individuel de la pompe, un système de commande hydraulique agissant sur chaque organe flottant pour commander son déplacement en réponse à la pression qui règne dans la conduite de sortie commune, et des moyens pour maintenir ce déplacement synchronisé des diffé- rents organes flottants de manière à assurer que les débits volumé- triques individuels des pompes soient maintenus dans les proportions relatives désirées.