Appareil transformateur hydropneumatique
La présente invention a pour objet un appareil transformateur hydropneumatique destiné à répercuter l'évolution d'un ou plusieurs phénomènes, que l'on désire étudier ou utiliser comme guides, sur des moyens de lecture ou de commande suivant toute loi appropriée déterminée à l'avance. Un tel appareil peut par exemple être utilisé comme machine à calcul, ou comme mesureur, ou comme élément d'une commande automatique.
L'appareil transformateur hydropneumatique suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un vase primaire et un vase secondaire communiquant par leur partie inférieure, un volume déterminé de liquide dans lesdits vases formant un niveau primaire dans le vase primaire et un niveau secondaire dans le vase secondaire, une source de pression primaire agissant sur ledit niveau primaire, un tube relié à une source de pression de référence et plongé dans le niveau secondaire pour former des bulles, une enceinte gazeuse dans le vase secondaire audessus du niveau secondaire recevant et évacuant lesdites bulles et étant à une pression dite secondaire, et des moyens de lecture et/ou de commande associés audit niveau secondaire et/ou à ladite pression secondaire qui varient en réponse aux variations de la pression primaire et/ou de la pression de référence.
C'est par de telles variations de la pression primaire et/ou de la pression de référence que l'on traduit dans l'appareil l'évolution du ou des phénomènes que cet appareil doit indiquer ou transmettre.
Dans une forme d'exécution de Fappareil, le vase primaire est fermé et raccordé à la source de pression primaire, tandis que dans une autre forme d'exécution, un flotteur, plongé dans le niveau primaire, constitue ladite source de pression primaire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention et des applications de cette forme d'exécution.
La fig. 1 est une vue schématique de ladite forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention.
La fig. 2 est analogue à la fig. 1 et représente une variante de cet appareil.
La fig. 3 montre une application de l'appareil pour la lecture d'un débit liquide déversé.
La fig. 4 montre une application de l'appareil pour le nettoyage automatique d'un filtre tambour.
la fig. 5 montre une application de l'appareil pour le traitement d'un liquide par un produit avec un dosage automatique.
On se référera d'abord à la fig. 1. L'appareil transformateur hydropneumatique représenté se compose d'un vase primaire V2 et d'un vase secondaire
V2 qui communiquent l'un avec l'autre au moyen d'un conduit inférieur 10. Un volume déterminé de liquide L est contenu dans le système V1-10-V2 et forme un niveau primaire Nt dans le vase V2 et un niveau secondaire N dans le vase V2. Le liquide
L est tel que sa tension de vapeur soit négligeable, tel que de l'huile, du mercure ou autre.
Un tube 11 dont l'extrémité supérieure 12 est raccordée à une source de pression de référence P,.
(pouvant être la pression atmosphérique ou une autre pression fixe ou variable), a son extrémité inférieure 13 plongée dans le niveau secondaire N2 et située à la cote N,. Des bulles B sont élaborées par l'extrémité 13 du fait de la différence de pressions entre la pression P, et la pression en 14. Ces bulles
B parviennent dans l'enceinte gazeuse E qui est ménagée dans le vase secondaire V2 au-dessus du niveau N2. Un moyen de sortie 14 de faible débit tel qu'un orifice de fuite ou un aspirateur est raccordé à l'enceinte E pour évacuer ou aspirer le débit gazeux qui est introduit par les bulles B.
Le niveau primaire N1 est soumis à l'action d'une source de pression. primaire P2 dont les variations provoquent un transfert déterminé de liquide L entre les vases. Elles se répercutent donc sur le niveau secondaire N3 et sur la pression secondaire P de l'enceinte E suivant une fonction déterminée qui est liée à la forme des vases. V2 et V0 et à la pression de référence P,. La pression primaire P2 peut être développée par exemple au moyen d'un conduit 15 dans lequel règne la pression P2 et qui est raccordé au vase V1 (fig. 1) ou encore au moyen d'un flotteur 16 (fig. 5) plongé jusqu'au niveau N2 pour développer une pression équivalant à la pression Pi de la fig. 1.
Le niveau N2 et/ou la pression P2 constituent ainsi des éléments de mesure et/ou de commande sensibles aux variations de la pression P1 et/ou de la pression Pr. La pression P2 peut par exemple être envoyée dans une installation à commander au moyen d'un conduit 17 relié à l'enceinte E.
Du fait des bulles B qui s'échappent de l'extrémité 13, celle-ci est à la pression Pr et l'on a la rela tion P2 = P,.-h où h désigne la différence des niveaux No et Nr. Par ailleurs, du fait que les vases V2 et V2 communiquent, il existe une relation entre la pression P2 et les valeurs P. et h, qui, dans le cas où les vases V2 et V0 sont cylindriques verticaux et de même section, est P2 = P. + h + ho où ho dépend du remplissage initial.
Dans un cas particulier, la pression P,. peut être la pression atmosphérique, auquel cas P3 est une dépression de valeur absolue égale à Pt et à la hauteur h t ho
En vue d'obtenir divers effets, les sections des vases V2 et V, peuvent être différentes et la forme d'un des vases ou des deux vases peut être prévue autre que cylindrique (fig. 2). Par exemple, si le vase V2 est un paraboloide et le vase V2 un cylindre, le volume de liquide L transporté d'un vase à l'autre par le jeu des pressions implique une fonction exponentielle dans les relations de l'appareil.
Ou bien (fig. 2), il peut être prévu deux ou plusieurs vases Vl, par exemple V2 et V'2 avec des pressions P2 et P'1, dont les effets s'ajoutent sur la hauteur h et sur la pression secondaire P2. On pourrait aussi prévoir deux ou plusieurs vases secondaires.
Le vase V2 peut avoir un raccordement au vase V, muni d'un diaphragme c'est-à-dire un étranglement, de section D, ce qui introduit un déphasage dans le temps de l'effet produit par la pression P1.
On peut s'arranger pour que la pression P1 soit égale à - P'1. On fait ainsi apparaître dans le système une fonction de la dérivée de la pression par rapport au temps, soit dP/dt. Ceci présente de l'intérêt notamment pour le réglage des niveaux par une surveillance de la tendance du niveau à monter ou à descendre plutôt que de sa cote absolue.
D'une manière générale, l'agencement à vases primaire V2 et secondaire V2 communiquants, permet d'opérer de nombreuses transformations suivant telle loi voulue soit en vue du calcul, soit en vue d'une lecture, soit en vue d'une commande automatique.
On se référera à la fig. 3 qui montre un exemple d'application de l'appareil à la lecture d'un débit liquide déversé. On voit en 18 un déversoir sur lequel passe un débit liquide 19 que l'on désire mesurer. A cet effet, on raccorde le conduit 15 à un conduit 20 qui plonge dans le niveau 21 du liquide déversé sous une hauteur P2 et qui est alimenté en air sous pression par un compresseur. Celui-ci peut être formé par le refoulement de l'aspirateur 14. La pression primaire Pl du vase V2 varie ainsi comme le niveau 21 du liquide déversé. Par ailleurs, le débit déversé 19 varie, ainsi qu'il est bien connu des hydrauliciens, comme la pression P, élevée à la puissance trois-demi.
Le vase primaire V2 est conformé en prisme horizontal à génératrice parabolique de sorte que le volume de liquide L refoulé du vase V2 par la pression P, varie comme cette pression élevée à la puissance trois-demi, tandis que le vase secondaire V2 est prévu cylindrique. De ce fait, le niveau N2 varie proportionnelleement au débit déversé en 19.
Le vase V3 reçoit une graduation G permettant une lecture directe du débit. I1 a une faible section en sorte que le niveau NS varie fortement pour une faible variation du débit déversé et qu'ainsi cette leo ture soit précise. On notera que le tube 1 1 est ouvert à l'air libre, la pression de référence Pr étant la pression atmosphérique.
On se référera à la fig. 4 qui montre un exemple d'application de l'appareil au nettoyage automatique d'un filtre-tambour 22 placé entre deux capacités liquides à niveau 23 et niveau 24. Le conduit 15 est raccordé à un conduit 25 qui plonge dans le niveau 23 sous la hauteur P2 et qui est alimenté en air sous pression par un compresseur 26. Le conduit 1 1 est raccordé à un conduit 27 qui plonge dans le niveau 24 sous la hauteur Pr et qui est alimenté en air sous pression par un compresseur 28.
Le liquide L est du mercure et un contact électrique 29 permet, lorsque le niveau N2 est suffisamment élevé, de déclencher le nettoyage du filtre 22 par entrai- nement en rotation de celui-ci par un moteur 30 et lavage par des jets d'eau 31 grâce à l'ouverture d'une électrovanne 32. Lorsque le filtre 22 devient encrassé, la différence des niveaux 23 et 24 s'accentue, ce qui provoque la montée du niveau secondaire N3 et le déclenchement automatique du système de nettoyage du filtre 22.
On notera que, dans l'application dé la fig. 4, le refoulement de l'aspirateur 14 est branché sur le conduit 11 afin que les débits des bulles tant en V2 qu'en 24 soient exactement définis. Si la pression en
11 est conservée supérieure à la pression atmosphérique, on pourrait, en variante, supprimer l'aspirateur 14 et le remplacer par un simple orifice de fuite de débit inférieur à celui du compresseur 28.
On se référera maintenant à la fig. 5 qui montre un exemple d'application de l'appareil au traite ment automatique d'un liquide 33 par un produit, par exemple du chlore gazeux. Un élément sensible 34 est plongé dans le liquide 33 et, si la teneur de celui-ci en chlore devient insuffisante, actionne un régulateur 35. Ce régulateur provoque une rotation limitée d'un moteur 36 qui enfonce le flotteur 16 dans le niveau N1. Le conduit 17 à la pression secondaire P9 est raccordé à la cloche d'un gazomètre 37 dont les déplacements provoquent l'ouverture ou la fermeture d'un obturateur 38 interposé entre une bouteille de chlore 39 et une chambre de détendeur 40. La cloche 37 est liée à une membrane 41 de la chambre 40. Un conduit 42, muni d'un diaphragme 43, est raccordé à la chambre 40 et plonge dans le liquide à traiter 33.
Cette installation permet de maintenir sensiblement constante la teneur en chlore du liquide 33. Le moteur 36 pourrait être remplacé par un compresseur électrique à impulsions alimentant un vase Vt tel que celui de la fig. 1.
Bien entendu, on peut imaginer d'autres formes d'exécution que celle décrite et représentée par exemple, le vase primaire pourrait être prévu avec un effet très réduit, notamment avoir une très petite section. De même, deux ou plusieurs appareils transi formateurs tels que décrits pourraient être associés avec un montage provoquant des additions ou des soustractions de pressions, par exemple la pression P9 d'un appareil peut être reportée dans un autre appareil en tant que pression P1 ou Pr, etc., il va de soi que de tels appareils permettent de provoquer tous mouvements, réglages, écoulements dans toutes installations sensibles à des pressions, dépressions et niveaux, par exemple, des pistons, membranes, cloches mobiles, ou encore des siphons partialisés, etc.
Hydropneumatic transformer device
The present invention relates to a hydropneumatic transformer apparatus intended to reflect the evolution of one or more phenomena, which it is desired to study or use as guides, on reading or control means according to any appropriate law determined at the advanced. Such a device can for example be used as a computing machine, or as a measurer, or as part of an automatic control.
The hydropneumatic transformer apparatus according to the invention is characterized in that it comprises a primary vessel and a secondary vessel communicating through their lower part, a determined volume of liquid in said vessels forming a primary level in the primary vessel and a secondary level in the secondary vessel, a primary pressure source acting on said primary level, a tube connected to a reference pressure source and immersed in the secondary level to form bubbles, a gas chamber in the secondary vessel above the receiving secondary level and evacuating said bubbles and being at a so-called secondary pressure, and reading and / or control means associated with said secondary level and / or with said secondary pressure which vary in response to variations in the primary pressure and / or the reference pressure .
It is through such variations of the primary pressure and / or of the reference pressure that the evolution of the phenomenon or phenomena that this device must indicate or transmit is reflected in the device.
In one embodiment of the apparatus, the primary vessel is closed and connected to the primary pressure source, while in another embodiment, a float, immersed in the primary level, constitutes said primary pressure source.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the apparatus which is the subject of the invention and of the applications of this embodiment.
Fig. 1 is a schematic view of said embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 2 is similar to FIG. 1 and represents a variant of this device.
Fig. 3 shows an application of the apparatus for the reading of an discharged liquid flow.
Fig. 4 shows an application of the apparatus for the automatic cleaning of a drum filter.
fig. 5 shows an application of the apparatus for the treatment of a liquid by a product with an automatic dosage.
We will first refer to FIG. 1. The hydropneumatic transformer apparatus shown consists of a primary vessel V2 and a secondary vessel
V2 which communicate with each other by means of a lower duct 10. A determined volume of liquid L is contained in the V1-10-V2 system and forms a primary level Nt in the vessel V2 and a secondary level N in the V2 vase. The liquid
L is such that its vapor pressure is negligible, such as oil, mercury or the like.
A tube 11 whose upper end 12 is connected to a reference pressure source P i.
(which may be atmospheric pressure or another fixed or variable pressure), at its lower end 13 immersed in the secondary level N2 and located at the level N ,. Bubbles B are produced by the end 13 due to the pressure difference between the pressure P and the pressure at 14. These bubbles
B reach the gas chamber E which is provided in the secondary vessel V2 above the level N2. A low flow rate outlet means 14 such as a leak orifice or a vacuum cleaner is connected to the enclosure E in order to evacuate or suck the gas flow which is introduced by the bubbles B.
The primary level N1 is subjected to the action of a pressure source. primary P2, the variations of which cause a determined transfer of liquid L between the vessels. They therefore have repercussions on the secondary level N3 and on the secondary pressure P of the enclosure E according to a determined function which is linked to the shape of the vessels. V2 and V0 and at the reference pressure P ,. The primary pressure P2 can be developed for example by means of a pipe 15 in which the pressure P2 prevails and which is connected to the vessel V1 (fig. 1) or by means of a float 16 (fig. 5) immersed up to 'at level N2 to develop a pressure equivalent to the pressure Pi of FIG. 1.
Level N2 and / or pressure P2 thus constitute measurement and / or control elements sensitive to variations in pressure P1 and / or pressure Pr. Pressure P2 can for example be sent to an installation to be controlled by means of a duct 17 connected to enclosure E.
Due to the bubbles B which escape from the end 13, the latter is at the pressure Pr and we have the relation P2 = P, .- h where h denotes the difference between the levels No and Nr. elsewhere, because the V2 and V2 vessels communicate, there is a relation between the pressure P2 and the values P. and h, which, in the case where the V2 and V0 vessels are vertical cylindrical and of the same section, is P2 = P. + h + ho where ho depends on the initial filling.
In a particular case, the pressure P i. can be atmospheric pressure, in which case P3 is a depression of absolute value equal to Pt and to the height h t ho
In order to obtain various effects, the sections of the vases V2 and V, can be different and the shape of one of the vases or of the two vases can be provided other than cylindrical (fig. 2). For example, if the vessel V2 is a paraboloid and the vessel V2 a cylinder, the volume of liquid L transported from one vessel to another by the play of pressures implies an exponential function in the relations of the apparatus.
Or (fig. 2), two or more vessels Vl can be provided, for example V2 and V'2 with pressures P2 and P'1, the effects of which are added on the height h and on the secondary pressure P2 . We could also provide two or more secondary vessels.
Vessel V2 may have a connection to vessel V, provided with a diaphragm, that is to say a constriction, of section D, which introduces a phase shift in time of the effect produced by pressure P1.
One can arrange so that the pressure P1 is equal to - P'1. One thus makes appear in the system a function of the derivative of the pressure compared to time, that is to say dP / dt. This is of interest in particular for adjusting the levels by monitoring the tendency of the level to rise or fall rather than its absolute level.
In general, the arrangement with communicating primary V2 and secondary V2 vessels allows numerous transformations to be carried out according to such desired law either with a view to calculation, or with a view to reading, or with a view to ordering. automatic.
Reference will be made to FIG. 3 which shows an example of application of the apparatus to the reading of an discharged liquid flow. We see at 18 a weir over which passes a liquid flow 19 that it is desired to measure. For this purpose, the conduit 15 is connected to a conduit 20 which plunges into the level 21 of the liquid discharged under a height P2 and which is supplied with pressurized air by a compressor. This can be formed by the discharge of the aspirator 14. The primary pressure Pl of the vessel V2 thus varies as the level 21 of the liquid spilled. Furthermore, the discharged flow 19 varies, as is well known to hydraulic engineers, like the pressure P, raised to the three-half power.
The primary vessel V2 is shaped as a horizontal prism with a parabolic generator so that the volume of liquid L discharged from the vessel V2 by the pressure P varies as this pressure raised to the three-half power, while the secondary vessel V2 is designed to be cylindrical . As a result, the level N2 varies in proportion to the flow rate discharged at 19.
The V3 vessel receives a G graduation allowing a direct reading of the flow rate. It has a small section so that the level NS varies greatly for a small variation in the discharge flow rate and thus this leo ture is precise. Note that the tube 1 1 is open to the air, the reference pressure Pr being atmospheric pressure.
Reference will be made to FIG. 4 which shows an example of application of the apparatus to the automatic cleaning of a drum filter 22 placed between two liquid capacities at level 23 and level 24. The conduit 15 is connected to a conduit 25 which plunges into the level 23 under the height P2 and which is supplied with pressurized air by a compressor 26. The duct 11 is connected to a duct 27 which plunges into the level 24 under the height Pr and which is supplied with pressurized air by a compressor 28.
The liquid L is mercury and an electrical contact 29 makes it possible, when the level N2 is sufficiently high, to initiate the cleaning of the filter 22 by driving the latter in rotation by a motor 30 and washing by jets of water. 31 by opening a solenoid valve 32. When the filter 22 becomes clogged, the difference between levels 23 and 24 increases, which causes the secondary level N3 to rise and the automatic triggering of the filter 22 cleaning system. .
It will be noted that, in the application of FIG. 4, the discharge of the vacuum cleaner 14 is connected to the conduit 11 so that the flow rates of the bubbles both in V2 and in 24 are exactly defined. If the pressure in
11 is kept above atmospheric pressure, one could, as a variant, remove the vacuum cleaner 14 and replace it with a simple leakage orifice with a flow rate lower than that of the compressor 28.
Reference will now be made to FIG. 5 which shows an example of application of the apparatus to the automatic treatment of a liquid 33 by a product, for example gaseous chlorine. A sensitive element 34 is immersed in the liquid 33 and, if the chlorine content of the latter becomes insufficient, actuates a regulator 35. This regulator causes a limited rotation of a motor 36 which pushes the float 16 into the level N1. The conduit 17 at the secondary pressure P9 is connected to the bell of a gasometer 37, the movements of which cause the opening or closing of a shutter 38 interposed between a chlorine bottle 39 and a valve chamber 40. The bell 37 is linked to a membrane 41 of the chamber 40. A conduit 42, provided with a diaphragm 43, is connected to the chamber 40 and is immersed in the liquid to be treated 33.
This installation makes it possible to keep the chlorine content of the liquid 33 substantially constant. The motor 36 could be replaced by an electric pulse compressor supplying a vessel Vt such as that of FIG. 1.
Of course, one can imagine other embodiments than that described and shown for example, the primary vessel could be provided with a very reduced effect, in particular have a very small section. Likewise, two or more transforming devices as described could be associated with an assembly causing additions or subtractions of pressures, for example the pressure P9 of one device can be transferred to another device as pressure P1 or Pr , etc., it goes without saying that such devices make it possible to cause all movements, adjustments, flows in all installations sensitive to pressures, depressions and levels, for example, pistons, membranes, mobile bells, or even partialized siphons, etc.