Purgeur automatique La présente invention a pour objet un purgeur automatique destiné à être branché entre une pompe et un circuit d'utilisation, et ayant pour but de faire tomber automatiquement la pression en aval de la pompe lorsque le débit de celle-ci est inférieur à une valeur prédéterminée.
Ce purgeur est destiné à assurer toujours le démarrage à vide de la pompe, ce qui présente, en pratique, de nombreux avantages. En effet, on sait que les moteurs électriques les plus économiques utilisés normalement pour en traîner les pompes sont des moteurs asynchrones qui n'ont qu'un couple de démarrage très faible. De plus, les pompes monocylindriques, égale ment les plus économiques, du fait même qu'elles ont un couple résistant irrégulier, exigent un couple de démarrage qui peut être de l'ordre de trois fois le couple moyen nécessaire pour assurer l'entraînement normal de la pompe.
On se trouve donc obligé, dans certaines utilisations, de faire tourner la pompe constam ment alors que l'utilisation économique exigerait l'arrêt de la pompe une fois que la pression d'utilisation est atteinte.
Le purgeur, objet de la présente invention, permet d'arrêter la pompe chaque fois qu'on le désire du fait que le démarrage est facilité, le purgeur annulant automatiquement la pression en aval de la pompe lorsque celle-ci est arrêtée.
Ce purgeur est caractérisé par le fait qu'il comprend une enceinte divisée par une cloison mobile sollicitée constamment par des moyens élastiques vers l'aval de la pompe, en deux compartiments de volume variable communi quant entre eux par un passage calibré de section réduite et par un passage contrôlé de grande section, l'un des compartiments communiquant constamment avec l'aval de la pompe et l'autre constamment avec le circuit d'utilisation et, sous le contrôle d'un clapet avec une zone de basse pression, de telle sorte que, tant que la cloison mobile n'est pas venue en butée, avec une butée limitant sa course vers l'aval de la pompe,
une différence de pression prédéterminée par ledit passage calibré se trouve établie entre les deux compartiments et sollicite la cloison dans un sens ou dans l'autre selon que le débit de la pompe est supérieur ou inférieur au débit du passage calibré, le déplacement d'abord de la cloison contre l'action des moyens élastiques déterminant la fermeture du clapet de purge puis l'ouverture du passage de grande section et vice versa.
En choisissant judicieusement la force des moyens élastiques et, partant, la différence des pressions de part et d'autre de la cloison mobile, le calibrage du passage précité et, par consé quent, le débit de la pompe à partir duquel la cloison mobile commence à se déplacer et enfin la position de la cloison qui détermine la fermeture du clapet de purge, on peut déterminer le moment à partir duquel la pompe commence à débiter en charge.
La cloison mobile précitée peut être, bien entendu, d'un type quelconque; elle pourrait être, par exemple, constituée par une membrane, par une vessie, etc.
On peut, toutefois, prévoir d'utiliser un piston, l'enceinte précitée étant alors constituée par un alésage cylindrique.
Le passage calibré et le passage de débit normal contrôlé peuvent être ménagés à l'inté rieur même du piston dont ils font l'un et l'autre communiquer les deux faces.
Le clapet purgeur peut être agencé de manière à venir ouvrir, lorsqu'il repose sur son siège, un clapet contrôlant le passage à fort débit après un déplacement complémentaire prédéterminé du piston vers l'extrémité commu niquant avec le circuit d'utilisation.
Le passage calibré peut être constitué par un alésage muni d'une succession de cloisons transversales perforées chacune d'un trou cali bré, les trous de deux cloisons successives étant, de préférence, décalés radialement l'un par rapport à l'autre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Sur ce dessin: Les fig. 1, 2 et 3 représentent en coupe axiale un purgeur, respectivement en position de purge, de fermeture et de débit normal.
La fig. 4 représente, également en coupe axiale, une forme d'exécution simplifiée.
La fig. 5 est un schéma d'une installation de maintien en pression d'un accumulateur comprenant un purgeur. La fig. 6 est un schéma d'une installation de commande de vérin hydraulique comprenant un purgeur.
La fig. 7 est un schéma de montage d'un circuit assurant la commande automatique de l'installation de la fig. 5.
La fig. 8 est un schéma de montage d'un circuit de commande d'une installation suivant la fig. 6. On considérera tout d'abord les fig. 1 à 3. Dans la forme d'exécution représentée, le purgeur comporte un cylindre 1 dans lequel peut coulisser un piston 2 divisant ledit cylindre en deux compartiments 3 et 4 dont les volumes varient en sens inverses en fonction de la posi tion du piston 2. Le compartiment 3 est branché en aval de la pompe à contrôler par un orifice 5. De son côté, le compartiment 4 communique, d'une part, avec le circuit d'utilisation par un orifice 6 et, d'autre part, par un orifice de purge 7, avec la bâche, par exemple.
Un passage calibré 8 fait communiquer en perma nence, à travers le corps du piston 2, les cham bres 3 et 4 qui peuvent encore communiquer, sous le contrôle d'un clapet tel que la bille 9, par un second passage 10-11-12 dont un élément axial 10 présente un épaulement 13 constituant le siège du clapet 9 et dont un second élément axial 12, disposé dans le prolongement de l'élé ment 10 et communiquant avec celui-ci, sert de logement à une goupille 21 traversant une tige 14 qui porte, à son extrémité opposée au piston 2, un clapet 15 qui contrôle l'orifice de purge 7.
Une partie renforcée 16 de la tige 14 du clapet 15 coulisse et est guidée dans un alésage d'un bossage axial 17 solidaire du cylindre 1; cet alésage communique, par des lumières 18, avec l'orifice de purge proprement dit, 7. Un fort ressort 19 sollicite constamment le piston 2 vers l'orifice d'admission 5. Dans l'exemple représenté, le ressort 19 prend appui, à cet effet, d'une part, dans le fond du cylindre 1, côté utilisation, d'autre part, sur un étrier 20 qui prend lui-même appui sur le bord de l'alésage axial 12 précité du piston 1. Le déplacement de l'étrier 20 vers l'orifice 5 est limité par une butée 28. L'étrier 20 présente un trou axial 22 traversé par la tige 14 et dont le diamètre est inférieur à la longueur de la goupille 21.
Le clapet 14, 15, 16 est soumis à l'action d'un ressort de rappel 23 qui tend à le maintenir sur son siège lorsque l'étrier 20 ne le soulève pas. La tige 14 est prolongée à l'intérieur du passage axial 12-10 par un doigt-poussoir 24 destiné à venir agir sur la bille 9 pour déterminer l'ou verture dudit passage. Le passage calibré 8 qui assure le déplace ment du piston 2 et, partant, le fonctionnement du purgeur en fonction du débit de la pompe. est constitué par un alésage axial borgne, dont l'extrémité extérieure s'ouvre dans la face du piston 2 tournée vers l'orifice d'admission 5 et qui communique, à son extrémité intérieure, par des lumières 25 avec la chambre 4.
Le passage 8 est muni d'une série de cloisons transversales 26 équidistantes axialement et comportant chacune un petit orifice calibré 27 (fig. 3). Dans le mode de construction des fig. 1 à 3, les orifices calibrés 27 sont décalés l'un par rapport à l'autre de façon que le jet provenant d'un orifice donné ne puisse pénétrer directement dans l'orifice suivant.
A l'état de repos (fig. 1), l'étrier 20 est main tenu contre sa butée 28 par le ressort 19 et la tige 14 du clapet 15 est maintenue en butée contre l'étrier 20 par le ressort 23. Lorsque la pompe démarre, elle alimente tout d'abord la chambre 3 avec un débit très faible qui traverse le passage calibré 3 et parvient dans la chambre 4. Ensuite, le débit de la pompe 5 augmente; lorsqu'il atteint une valeur prédé terminée par les orifices calibrés 27, la perte de charge dans le passage calibré 8 provoque une pression sur la face inférieure du piston 2 et celui-ci se déplace contre l'action du ressort 19; par conséquent, le clapet 15 se ferme (fig. 2).
A partir de ce moment, le liquide contenu dans la chambre 4 ne peut plus s'écouler par l'orifice de purge 7. Le piston 2 continue à se déplacer; la bille 9 rencontre alors l'ergot 25 qui la soulève (fig. 3). Dès lors, le liquide peut tra verser le passage de grande section 11-10-12 vers la chambre 4 à partir duquel il est refoulé vers le circuit d'utilisation à travers l'orifice 6. Cette condition subsiste tant que le débit de la pompe ne tombe pas au-dessous d'une valeur prédéterminée.
Lorsque le débit devient inférieur à cette valeur, le piston 2 est déplacé vers l'orifice 5 sous l'action du ressort 19. Lors de ce déplace ment, le clapet 15 est tout d'abord maintenu sur son siège par le ressort 23, cependant que le clapet 9 se referme en raison du recul du piston par rapport à l'ergot 24 (fig. 2). Le piston continue à reculer. La goupille 21 arrive en butée sur l'étrier 20 et, dès lors, celui-ci entraîne le clapet 15 vers le bas (sur les figures) et déter mine son ouverture. La chambre 4 est alors mise en communication avec la bâche et la pompe peut fonctionner à vide.
L'écart entre les deux posi tions du piston assurant respectivement la ferme ture du clapet 9 et l'ouverture du clapet 15 évite des ouvertures intempestives du clapet 15 lorsque le débit est irrégulier, ce qui est le cas des pompes monocylindriques.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 4 (dont la position est inverse par rapport aux fig. 1 à 3) destinée à des pompes à gros débit, le passage calibré est considérablement simplifié: il est constitué par un étranglement unique 8a. Par ailleurs, le passage à débit normal est constitué par un espace annulaire 10a compris entre la paroi d'un alésage axial du piston 2a et la paroi extérieure d'un tube 29 dans lequel est montée à coulissement la tige 14a du clapet 15a.
Dans cette forme d'exécution simplifiée, le clapet à bille 9-est remplacé par un épaulement annulaire 30 du tube 29 précité reposant, en position de fermeture, sur le bord de l'alésage 10a.
Le fonctionnement de cette forme d'exécu tion est identique dans ses grandes lignes au précédent et il ne semble pas nécessaire de le décrire à nouveau ici.
Sur la fig. 5, on a représenté une installation destinée à maintenir à une certaine valeur la pression d'un accumulateur d'huile 31. A cet effet, dès que cette pression tombe au-dessous d'une certaine valeur inférieure, des moyens automatiques appropriés mettent en marche un moteur 36 qui entraîne une pompe 32 débi tant dans l'accumulateur 31 par l'intermédiaire d'un purgeur automatique 33, un clapet anti- retour 35 empêchant tout échappement d'huile de l'accumulateur 31 vers la bâche 34.
Le dé marrage de la pompe 32 par le moteur 36 ne présente aucune difficulté du fait que, tant que le débit de la pompe 32 n'atteint pas une certaine valeur, le purgeur automatique 33 supprime toute pression en aval de la pompe. Un certain temps après que le débit de régime de la pompe est atteint, le purgeur 33 se referme, puis son passage de débit normal s'ouvre et l'accumulateur 31 est alimenté. Lorsque la pression dans ledit accumulateur atteint une valeur limite supérieure, des moyens automati ques arrêtent le moteur 36 et, par conséquent, la pompe 32, et le purgeur automatique 33 s'ouvre à nouveau.
Cette condition subsiste jusqu'au moment où la pression dans l'accumu lateur 31 tombe à nouveau au-dessous de la valeur à laquelle on désire la maintenir, ce qui détermine une nouvelle mise en marche de la pompe 32 et ainsi de suite indéfiniment. On voit en 75 et 76, des conduites reliant l'accumu lateur 31 et la bâche 34 au circuit d'utilisation.
Une forme d'exécution des moyens automa tiques de mise en marche et d'arrêt d'un moteur électrique pouvant être utilisés dans l'installa tion de la fig. 5 est représentée sur la fig. 7.
L'accumulateur 31 est muni d'un organe manométrique.
Dans l'exemple représenté sur la fig. 7, le moteur électrique 36 est alimenté en courant triphasé à partir de conducteurs 39-40-41 par l'intermédiaire de contacts respectifs, 42-43-44. Ces trois contacts sont complétés par un qua trième contact 45 destiné à assurer la fer meture d'un circuit de garde. Les quatre con tacts 42 à 45 sont commandés simultané ment par un électro-aimant 46 dont le circuit d'excitation passe par deux contacts en série 47-48 normalement fermés sous l'action de res sorts 49-50, respectivement. Ces contacts sont à rupture brusque et de préférence constitués par des micro-rupteurs. Un interrupteur manuel 51 est également interposé dans le circuit d'exci tation de l'électro-aimant 46.
Un circuit de garde passant par le contact 45 shunte le contact 47 de sorte que, lorsque le contact 45 est fermé, le circuit d'excitation de l'électro aimant 46 reste établi, quelle que soit la position du contact 47. L'ouverture de ce dernier est commandée par un poussoir 52 à pression limitée, porté par un plateau 53 solidaire de l'élément mobile sensible à la pression 37, tandis qu'un second poussoir 54 commande l'ouverture du contact 50.
Au repos, la diffé rence de niveau entre l'extrémité active du doigt 52 et l'élément mobile du contact 47 est inférieure à la différence de niveau entre l'extrémité active du doigt 54 et l'élément mobile du contact 48, de sorte que lorsque l'élément mobile 37 se déplace de bas en haut (en considérant la figure), les contacts 47 et 48 ne sont ouverts que succes sivement et dans cet ordre, et vice versa. De pré férence, les poussoirs 52 et 54 sont montés à coulissement sur des supports 73, 74 réglables en hauteur et sont soumis à l'action de petits ressorts de rappel, respectivement 55-56, de manière à protéger mécaniquement les éléments mobiles des contacts 47 et 48.
Le dispositif est réglé de telle manière que le contact 47 soit ouvert lorsque le niveau de l'élément mobile 37 correspond à la pression minimum à laquelle on désire maintenir l'accumulateur et que le contact 48 soit ouvert à la pression maximum à laquelle on désire arrêter la pompe. On peut ainsi régler à volonté la cadence de fonctionne ment de la pompe sans utiliser de systèmes méca niques à basculement réglables, toujours délicats.
Le fonctionnement est le suivant: dans la position représentée sur la fig. 7, la pression dans l'accumulateur est inférieure à la valeur minimum. Si l'on ferme l'interrupteur manuel 51, étant donné que les contacts 47 et 48 sont tous deux fermés, le circuit d'excitation de l'électro-aimant 46 est établi. L'électro-aimant 46 ferme simultanément les contacts 42, 43, 44, 45. Les trois premiers de ces contacts ferment le circuit d'alimentation triphasé des enroulements 38 du moteur 36 et le quatrième ferme le circuit de garde de l'électro-aimant 46. Le moteur 36 démarre, entraîne la pompe 32 qui alimente l'accumulateur 31, comme décrit à propos de la fig. 5. La pression dans l'accumulateur 31 aug mente.
Lorsqu'elle atteint la valeur minimum précitée, le poussoir 52 ouvre le contact 47, mais l'électro-aimant 46 continue à être excité par son circuit de garde 45. Lorsque la pression atteint la valeur maxima, le contact 48 est à son tour ouvert par le poussoir 54 et l'électro aimant 46 n'est plus excité; il relâche son armature ou son noyau plongeur et les contacts 42 à 45 s'ouvrent tous simultanément, de sorte que les enroulements 38 du moteur 36 ne sont plus alimentés et que ledit moteur s'arrête. Au bout d'un certain temps, si la pression de l'accumulateur 31 baisse, elle tombe tout d'abord au-dessous de la valeur maximum et le contact 48 prend sa position normale de fermeture sous l'action du ressort 50, mais le contact 47 est encore maintenu ouvert par le poussoir 52, de sorte que rien ne se produit à ce moment.
Par contre, si la pression tombe au-dessous de la valeur minimum, le poussoir 52 libère le contact 47, lequel est à son tour ramené en position normale de fermeture par son ressort 49 et le circuit d'excitation normal de l'électro-aimant 46 précédemment décrit est à nouveau établi. Le moteur 36 et, par consé quent, la pompe 32, sont remis en marche, comme précédemment, et le cycle recommence.
Sur la fig. 6, on a représenté une installation de commande d'un vérin 57 destinée à assurer une course active du vérin dans laquelle il déplace une charge 58, puis, lorsque ce dépla cement a atteint une certaine amplitude, un retour automatique du vérin à sa position de départ. Cette installation comporte un moteur, par exemple électrique, 59, entraînant une pompe 60, la mise en marche du moteur étant, par exem ple, déclenchée par un contacteur horaire, ce qui permet d'effectuer des déplacements succes sifs d'une charge avec une périodicité désirée. Comme dans l'installation précédente, un pur geur automatique 33a est interposé entre la pompe 32a et le vérin 57.
Le démarrage de la pompe 32a par le moteur 59 est facilité par la présence du purgeur automatique 33a qui ne ferme l'évacuation à la bâche que lorsque le débit a pris sa valeur de régime. Lorsque le vérin 57 a parcouru une course prédéterminée, des moyens automatiques arrêtent le fonctionne ment du moteur 59 et, par conséquent, de la pompe 32a, le purgeur 33a s'ouvre automa tiquement et met en communication le vérin 57 avec la bâche 34a, de sorte que la charge 58 peut ramener le vérin à sa position initiale. La mise en communication du vérin avec la bâche est assurée par le fait que le circuit d'utilisation ne comporte pas de clapet anti-retour.
Les moyens automatiques de mise en marche et d'arrêt du moteur 59 peuvent être, par exem ple, réalisés sous la forme représentée sur la fig. 8. Dans cet exemple, le circuit d'alimen tation du moteur 59 passe par un contact tour nant 60 entraîné, par exemple, par une horloge et coopérant avec des plages de contact fixes diamétralement opposées par paires 61-62-63-64.
Les contacts fixes 61, 63 de l'une des paires sont reliés à l'un des contacts fixes 65 d'un commu tateur à rochet à deux directions dont le contact fixe diamétralement opposé, 66, est relié à la source d'alimentation. De même, les plages des contacts fixes 62, 64 du commutateur horaire sont reliées à un troisième contact fixe 67 du commutateur à rochet dont le contact fixe diamé tralement opposé, 68, est également relié à la source de courant. Le contact tournant du commutateur à rochet comporte un bras 69 con ducteur et un bras 70 isolant.
Ces deux bras disposés en croix sont solidaires de la roue à rochet 78, laquelle est commandée par un cliquet 71 de la manière habituelle. Le cliquet 71 est porté par la tige du vérin 57, l'agencement étant tel qu'à chaque actionnement du com mutateur à rochet par la tige du vérin, son contact tournant 69-70 se déplace de 900, et ceci sous le contrôle d'un mécanisme de position nement élastique 77 assurant une rotation brusque de 450 et positionnant le contact dans ses différentes positions.
Le fonctionnement est le suivant: dans la position représentée sur la fig. 8, le contact tournant 60 du commutateur horaire repose sur la plage de contact fixe 61 et un circuit d'excitation du moteur 59 est établi par les contacts 60 et 61 du commutateur horaire et par le bras conducteur 69 du commutateur à rochet. Le vérin 57 est actionné par la pompe 32a entraînée par le moteur 59 et déplace la charge 58. On a soin de calculer le commutateur horaire de telle manière que le bras 60 ne quitte pas la plage de contact 61 avant que le vérin n'ait effectué la course désirée.
A la fin de cette course, le cliquet 71 actionne le commutateur à rochet et le bras conducteur 69 se déplace de 90 interrompant ainsi le circuit d'excitation précédemment établi du moteur 59, mais reliant, par contre, la plage de contact 62 suivante avec la source de courant. Le moteur 59 et, par conséquent, la pompe 32a, s'arrêtent. Le purgeur automatique 33a met en communication le compartiment inférieur (sur la figure) du vérin 57 avec la bâche 34a et la charge 58 ramène le vérin 57 à sa position initiale. Cette condition subsiste jusqu'au moment où le bras tournant 60 du commutateur parvient sur la plage de contact fixe 62 qui, comme indiqué précédemment, est alors reliée à la source de courant.
A ce moment, un nouveau circuit d'excitation est établi pour le moteur 59 par les contacts 60 et 62 du com mutateur horaire et par le bras conducteur 69 du commutateur à rochet. La pompe 32a est remise en marche, le vérin effectue une nouvelle course et ainsi de suite.
Bien entendu, les exemples décrits et repré sentés sont susceptibles de nombreuses variantes. En particulier, la cloison mobile contrôlant le clapet de purge et le passage à fort débit peut être agencée de toute manière désirée; les deux passages peuvent être disposés à l'extérieur du cylindre, le passage à fort débit peut être muni d'un clapet taré à une pression déterminée, ou encore être contrôlé directement par la cloison mobile obturant ou découvrant son orifice, etc.