La présente invention a pour objet une pompe de compression destinée à pomper les fluides sous pressions élevées.
Certains procédés utilisés aujourd'hui nécessitent l'utilisation de pressions extrêmement élevées pour introduire des matériaux dans des installations travaillant à des pressions extrêmement élevées. De telles pressions requiérent l'utilisation d'installations prévues spécialement et capables de résister à ces pressions ainsi que l'utilisation de pompes capables de fonctionner pendant des périodes prolongées à ces pressions élevées. Dans certains cas, on utilise des pressions dépassant 2800 kg/cm2.
Dans les procédés faisant intervenir des pressions élevées, on utilise communément des pompes dans lesquelles un plongeur à mouvement de va-et-vient est utilisé pour comprimer le fluide pompé et l'amener à la pression voulue. Une des difficultés principales de ces pompes réside dans la détérioration et les défectuosités des matériaux constituant les garnitures et des plongeurs utilisés dans des pompes. Le mouvement de va-et-vient du plongeur provoque l'usure rapide de la garniture entourant le plongeur, ce qui nécessite l'arrêt de la pompe. Ceci nécessite le remplacement de la garniture ce qui provoque une perte de temps.
Actuellement la plupart des pompes à mouvements de va-et-vient utilisées dans ce but utilisent des garnitures solides pour assurer l'étanchéité. Bien que ces garnitures ne soient pas complètement satisfaisantes elles constituent actuellement le seul moyen connu utilisé dans l'industrie et des recherches coûteuses ont été entreprises pour essayer d'améliorer les matériaux connus et trouver des matériaux de remplacement meilleur marché. Le mouvement de va-et-vient des plongeurs a pour effet d'user les gami- tures et dans différentes applications on utilise des plongeurs en carbure de tungstène pour obtenir une durée de vie raisonnable pour ceux-ci. Ces plongeurs sont extrêmement coûteux et présentent le risque de se fendre étant donné que ce matériau est cassant.
On cite différents cas dans lesquels des plongeurs en carbure de tungstène solide se sont brisés et où on a retrouvé les fragments de ceux-ci mélangés au fluide ou au gaz pompé dans la zone de travail.
Le but de l'invention est d'éviter de devoir utiliser les garnitures classiques dans les pompes à haute pression et à mouvement de va-et-vient.
La pompe selon l'invention comprend une chambre de pompage, destinée à être connectée à une source de fluide à pomper et à une zone de réception du fluide sous pression, et un plongeur à mouvement alternatif coulissant à travers une paroi du corps de pompe. Elle est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre,
des moyens d'étanchéité à piston flottant ayant un côté communiquant avec la chambre de pompage et le côté opposé communiquant avec l'extrémité interne du passage pour le plongeur à travers le corps de pompe et communiquant aussi avec des moyens d'alimentation d'un fluide visqueux d'étanchéité afin que le fluide visqueux d'étanchéité remplisse l'espace créé par le déplacement du piston flottant pendant la course d'aspiration et soit refoulé entre le plongeur et le passage précité par le déplacement inverse du piston flottant pendant la course de compression pour former un joint hydraulique entre le plongeur et le corps de pompe.
De préférence, le joint est construit et le fluide d'étanchéité est choisi de manière que les conditions d'écoulement laminaire classiques existent en permanence dans le joint hydraulique.
Lorsque les conditions d'écoulement laminaire sont présentes le débit du fluide d'étanchéité à travers le joint hydraulique est directement proportionnel à la différence de pression, varie comme le carré du jeu ménagé entre le plongeur et le corps de pompe, est inversement proportionnel à la viscosité du fluide et à la longueur de l'anneau. La vitesse et la direction du plongeur agissent également sur le débit conformément à la théorie de l'écoulement laminaire. Un débit acceptable pour l'écoulement du fluide d'étanchéité à travers le joint hydraulique ceci pour une pompe donnée et des conditions de fonctionnement données peut être déterminé en choisissant les valeurs correctes pour les variables indiqués ci-dessus.
La pression et la température modifient sensiblement les viscosités de la plupart des fluides. Par exemple. la viscosité d'une huile de paraffine, qui a une viscosité déterminée à la pression atmosphérique et à 38 C, présentera une viscosité 500 fois plus grande à une pression de 2800 kg/cm2 et à 38 C, 4 fois plus grande à une pression de 2800 kg/cm2 et à 100- C, et 0,08 fois plus grande à 2800 kg/cm2 et à 220 C. Les fluides de silicone présentent des propriétés très différentes. Par exemple, la viscosité d'une huile de silicone sera 1900 fois plus grande à 2800 kg/cm2 et à 38"C qu'à la pression atmosphérique et 10 fois plus grande à 2800 kg/cm2 et à 100'C et 0,64 fois plus grande à 2800 kg/cm2 et 8220"C.
La chaleur est engendrée dans l'anneau lorsque le fluide visqueux est cisaillé par la pression différentielle et sous l'effet du déplacement du plongeur. Une augmentation de température caractéristique pour un fluide d'étanchéité au silicone passant d'une pression de 2660 kg/cm2 à la pression atmosphérique à travers un anneau est de I 77 C, pour autant qu'aucune chaleur ne soit retirée lors de l'étranglage. Un débit contrôlé des fuites du fluide d'étanchéité à travers l'anneau peut être obtenu en réglant la viscosité du fluide d'étanchéité. Ceci est obtenu par un choix judicieux du fluide d'étanchéité, de la viscosité initiale du fluide et de la quantité de chaleur retirée lorsque le fluide passe à travers l'anneau.
La fuite approximative pour un plongeur dont le diamètre est de 7,2 cm lors de la course de compression, et se dépla çant à raison de 30 cm par seconde est de 29 cm3 par seconde lorsque le plongeur est disposé concentriquement dans l'anneau, que le jeu radial de l'anneau est de 0,02 cm, que la longueur de l'anneau est de 22,5 cm, que la pression différentielle à travers l'anneau est de 2660 kg/cm2, et que la viscosité moyenne du fluide d'étanchéité dans l'anneau est de 5000 centipoises. Le jeu existant lorsque la pompe est en action est supérieur au jeu initial ceci en raison de la dilatation du cylindre et de la contraction du plongeur provoquées par les très hautes pressions de fonctionnement.
Cet effet doit être calculé de manière qu'un joint assemblé avec le jeu initial présente le jeu voulu à la pression de fonctionnement.
L'invention est particulièrement applicable dans le procédé à haute pression connu pour polymériser l'éthylène ceci aussi bien en ce qui concerne les pompes de compression destinées à comprimer l'éthylène à la pression voulue et les pompes d'injection destinées à introduire des catalyseurs et autres réactifs dans l'enceinte de réaction.
Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de la pompe.
La fig. I est une vue schématique d'une pompe à haute pression.
La fig. 2 est une vue schématique d'une autre forme d'exécution, cette figure ne représentant que le corps principal, le plongeur et les sections d'étanchéité de la pompe.
La fig. 3 est une vue schématique de la partie mécanique d'une pompe à injection, cette figure ne représentant que le corps principal, le plongeur et les sections d'étanchéité.
La fig. 4 est une vue schématique d'une forme d'exécution dans laquelle un joint à piston flottant librement est disposé à l'extérieur de la pompe comprenant le joint d'étanchéité à fluide visqueux.
La fig. I illustre une pompe 101 comprenant un corps principal 102 et une chambre 103 pour le fluide à pomper. Un plongeur 104 est ménagé dans la chambre 103. On n'a pas représenté les moyens de montage de la pompe 101, les moyens d'actionnement du plongeur 104, le réservoir de fluide visqueux et le dispositif de refroidissement du cylindre. Lors du fonctionnement, le plongeur 104 effectue un mouvement de va-et-vient à l'intérieur de la chambre 103. Une zone de pression annulaire 105 relie la chambre 103 à une chambre d'étanchéité annulaire 106a et 106b qui renferme un piston flottant annulaire d'étanchéité 107 pourvu d'un racleur extérieur 108 et d'un racleur intérieur 109 (les deux constitués en un matériau approprié).
Ceci divise la chambre d'étanchéité en deux sections soit la section 106a reliée par la zone annulaire 105 à la chambre 103 pour le fluide à pomper et la section 106b reliée par une zone d'étanchéité annulaire à faible jeu 110 à une chambre de fluide visqueux 111 qui est fermée par un joint annulaire 112 constitué par une garniture en un matériau conventionnel. La chambre 111 pour le fluide visqueux est reliée, par une conduite 113, à un réservoir 114 pour le fluide visqueux.
Une pompe 115 à pression constante travaille à une pression de sortie légèrement supérieure à la pression minimum se présentant lors de la course d'aspiration dans la chambre 103, cette pompe amenant le fluide visqueux, par une conduite 116, dans le côté de la chambre d'étanchéité 106b qui renferme le fluide visqueux, ceci à travers un passage 117 pratiqué dans le corps principal 102 de la pompe 101. Une soupape de retenue 118 et un régulateur de pression 119 sont montés dans la conduite 116. Un passage d'évacuation 120 est ménagé à distance du passage 117, une soupape 121 étant montée à l'extrémité extérieure de ce passage 120 et pouvant être actionnée en cas d'urgence; ceci n'est toutefois pas indispensable dans ce dispositif de pompage.
La course de compression de la pompe 101 implique un mouvement du plongeur 104 de la gauche vers la droite. Lors de cette course de compression, le plongeur 104 déplace le fluide pompé de la chambre 103 dans un dispositif d'utilisation à haute pression 123, ceci à travers une soupape de retenue 122 et une conduite à haute pression 124. Lors de cette course de compression, la soupape d'entrée 125 est fermée afin d'empêcher le fluide à pomper de s'échapper par la conduite à basse pression 126 et parvenir dans la source 127. En même temps, la pression engendrée sur le fluide pompé par la course de compression engendre une pression sur le joint à piston flottant 107, ce qui provoque son déplacement de la droite vers la gauche.
Ce déplacement met sous pression le fluide visqueux renfermé dans la chambre d'étanchéité 106b ce qui en fait passer une partie dans la zone d'étanchéité annulaire 110. La quantité du liquide qui a fui est faible étant donné les conditions d'écoulement laminaire résultant de la viscosité du fluide et du faible jeu annulaire. La quantité de fluide visqueux ou du fluide pompé s'écoulant à travers les joints 108 et 109 est faible étant donné qu'il n'existe aucune différence de pression sensible de part et d'autre de ces joints pour provoquer l'écoulement. La course de retour comprend un déplacement de la droite à la gauche du plongeur 104. Durant cette course de retour, la soupape de retenue 122 est fermée, la soupape d'aspiration 125 s'ouvre en permettant à du fluide à pomper de remplir la chambre 103 depuis la source à basse pression 127 et à travers une conduite 126.
En même temps le joint à piston flottant 107 est déplacé de la gauche à la droite jusqu'à ce qu'il soit bloqué contre l'extrémité de la chambre par le fluide visqueux qui est pompé dans la chambre 106b par la pompe à pression constante 115 ceci à travers la conduite 116 et le passage 117; ceci a pour effet de remplacer le fluide visqueux qui s'est échappé à travers la zone d'étanchéité annulaire 110 lors de la course de compression. De cette façon le fluide à pomper est transféré de la source à basse pression à une zone à haute pression en utilisant des moyens de pompage dépourvus de garnitures d'étanchéité dans la zone annulaire 110. La surface annulaire à faible jeu et le plongeur ne sont pas soumis à une usure excessive étant donné qu'ils sont séparés par une couche continue de fluide visqueux présentant des propriétés lubrifiantes.
La fig. 2 du dessin illustre la pompe d'un compresseur à mouvement de va-et-vient 201, qui comprend un corps principal 202, une chambre pour le liquide à pomper 203 et un plongeur 204 disposés dans la chambre 203. On n'a pas représenté les moyens de montage de la pompe 201, les moyens d'actionnement du plongeur 204, les moyens de refroidissement du cylindre, la partie de l'installation correspondant aux indices de références 122 à 127 de la fig. 1 et les moyens de circulation du fluide visqueux correspondant aux indices 113, 114, 115, 116, 118 et 119 de la fig. 1. Lors du fonctionnement de la pompe, le plongeur 204 effectue un mouvement de va-et-vient dans la chambre 203. Le corps principal 202 est de préférence constitué de plusieurs pièces assemblées.
Un passage 205 pour le fluide pompé sous pression et une zone annulaire 205a relient la chambre 203 aux chambres d'étanchéité annulaire 206a et 206b qui renferment un joint à piston flottant annulaire 207. Ce joint porte un racleur 208 et un racleur 209 (constitués par une garniture en matériau conventionnel), ce qui divise la chambre d'étanchéité en deux sections, soit la section 206a reliée au passage 205, à la zone de pression annulaire 205a et à la chambre 203, et la section 206b reliée au moyen de circulation du fluide visqueux et au joint à faible jeu 214. Les moyens de circulation extérieure du fluide visqueux ne sont pas représentés à l'exception du point d'admission 210 et du point de sortie 211 qui tous les deux sont reliés à des moyens circulateurs semblables à ceux décrits en regard de la fig. 1.
Le fluide visqueux est pompé à travers le point d'admission 210, passe à travers une soupape de retenue 212, suit la conduite 213 versée dans une section du corps principal 202 puis pénètre dans le côté correspondant au fluide visqueux de la chambre 206b. Ce côté est relié par une zone d'étanchéité annulaire 214 à faible jeu à la chambre annulaire 215 qui reçoit le fluide visqueux et le transmet au point de sortie 211 à travers un passage 216 percé à travers une section du corps principal 202. Une garniture conventionnelle à basse pression 217 est utilisée pour retenir le fluide visqueux. Un anneau de raclage 218 empêche une trop grande quantité de fluide visqueux de pénétrer dans la chambre 203, et lors du fonctionnement, l'extrémité du plongeur 204 ne vient pas à gauche de l'anneau 218.
Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, la course de compression de la pompe 201 correspond au déplacement du plongeur 204 de la gauche à la droite. Lors de la course de compression, le plongeur 204 déplace le fluide pompé de la chambre 203 dans le dispositif d'utilisation du fluide à haute pression (non représenté). En même temps, la pression produite par le fluide pompé par la course de compression exerce une pression sur le joint à piston flottant 207. Cette pression est transmise au fluide visqueux renfermé dans la chambre d'étanchéité 206b ce qui fait passer une certaine quantité du fluide visqueux dans la zone d'étanchéité annulaire 214 à faible jeu. La quantité du liquide visqueux qui fuit est faible pour les raisons invoquées en regard de la fig. 1. La course de retour correspond à un déplacement du plongeur 204 de la droite à la gauche.
Durant cette course de retour, le fluide à pomper remplit la chambre 203 à partir de la source à basse pression (non représentée). En même temps, le joint à piston flottant 207 se déplace de la gauche à la droite jusqu'à ce qu'il vienne dans sa position extrême de droite.
Le fluide visqueux est pompé dans la chambre d'étanchéité 206b par l'intermédiaire de la conduite 213, et à l'aide des moyens circulateurs pour le fluide visqueux (non représenté), ceci pour remplacer le fluide visqueux, qui passe, à travers la zone d'étanchéité annulaire 214, dans la chambre annulaire 215 d'où il sort par le passage 216 lors de la course de compression. De cette façon, le fluide à pomper est transféré de la source à basse pression à la zone d'utilisation à haute pression en utilisant des moyens de pompage ne présentant aucune garniture conventionnelle dans la zone d'étanchéité à faible jeu 214, ceci en évitant toute usure excessive ou contamination du fluide à pomper comme décrit en regard de la fig. 1.
La fig. 3 du dessin illustre la partie relative au cylindre d'une pompe à mouvement de va-et-vient 301 et qui comprend un corps principal 302, une chambre pour le fluide à pomper 303 et un plongeur 304 ménagé dans la chambre 303. On n'a pas représenté les moyens de montage de la pompe 301, les moyens d'actionnement du plongeur 304, le dispositif de refroidissement du cylindre, la partie de l'installation relative au fluide à pomper, tous ces éléments correspondant aux éléments 122 à 127 de la fig. 1. On n'a pas représenté non plus les moyens circulateurs pour le fluide visqueux désigné par les indices de référence 113, 114, 115, 116,
118 et 119 de la fig. 1. Le plongeur 304 effectue un mouvement de va-et-vient dans la chambre 303 lors de l'actionnement de la pompe.
Une zone annulaire 305 relie la chambre 303 à la zone d'étanchéité annulaire 306a et 306b qui renferme un joint à piston flottant annulaire 307. Ce piston présente un racleur extérieur 308 et un racleur intérieur 309 (tous les deux en matériau conventionnel) ce qui divise la chambre d'étanchéité en deux sections. La section 306a est reliée, par la zone 305, à la chambre 303, tandis que la section 306b est reliée au dispositif d'étanchéité à fluide visqueux. Les moyens externes circulateurs du fluide visqueux ne sont pas représentés à l'exception du point d'admission 310 et du point d'échappement 311 reliés à des moyens circulateurs semblables à ceux décrits en regard de la fig. 1.
Ces points d'admission et d'échappement peuvent être ménagés sur une douille d'étranglement 312 pouvant présenter un joint annulaire statique 313 destiné à empêcher que le fluide visqueux ne s'échappe de la chambre 306b et le long du corps principal 302 ainsi qu'un joint à basse pression 314 destiné à empêcher que le fluide visqueux s'échappe du plongeur 304. Une soupape de retenue 315 est ménagée dans la face terminale du plongeur 304, à l'extrémité du passage 316 du fluide visqueux qui est percé dans l'axe du plongeur 304. Le passage 316 est relié, du côté de la soupape de retenue 315, à la chambre d'étanchéité annulaire 306b, ceci par l'intermédiaire d'un canal 317 et à l'autre extrémité à une chambre annulaire 318 par un canal 319. Les canaux 317 et 319 sont constitués par des alésages pratiqués dans le plongeur 304 et qui coupent le passage 316.
A la forme d'exécution selon la fig. 3, la course de compression de la pompe d'éjection 301 correspond au déplacement de la gauche à la droite du plongeur 304. Lors de la course de compression, le plongeur 304 déplace le fluide à pomper de la chambre 303 dans le dispositif d'utilisation à haute pression (non représenté). En même temps, la pression développée par le fluide à pomper sous l'effet de la course de compression exerce une pression sur le piston d'étanchéité annulaire 307 lequel exerce une pression sur le fluide visqueux contenu dans la chambre 306b en obligeant ce fluide à s'écouler dans la zone d'étanchéité annulaire 320. Lors de la course de compression, la soupape de retenue 315 est fermée, ce qui empêche le fluide visqueux de quitter la chambre 306b par le passage 317 et le passage 316. Le seul passage offert au fluide visqueux est la zone d'étanchéité annulaire 320.
La petite quantité de fluide visqueux qui s'écoule à travers la zone d'étanchéité 320 pénètre dans la chambre annulaire 318 puis est recyclée par le circulateur externe. La quantité en jeu est faible pour les raisons indiquées en regard de la fig. 1.
La course de retour du plongeur 304 correspond à un déplacement de la droite à la gauche. Lors de la dernière partie de cette course de retour le fluide à pomper remplit la chambre 303 depuis la source à basse pression (non représenté). Pendant la première partie de la course de retour le piston d'étanchéité 307 se déplace de la droite à la gauche jusqu'à ce que le passage 319 vienne en contact avec la chambre 318. A ce moment, la soupape de retenue 315 s'ouvre étant donné que la pression dans les moyens circulateurs est supérieure à la pression de succion du fluide à pomper de sorte que le fluide visqueux vient remplir la chambre d'étanchéité 306b sous l'effet des moyens circulateurs externes (non représenté) ceci en passant par le point d'admission 310, la conduite 319, le passage 316 et le passage 317.
Ceci a pour effet d'amener le piston flottant 307 à sa position extrême de droite. De cette façon le fluide à pomper est transféré de la source à basse pression à la zone à haute pression ceci en utilisant des moyens de pompage n'utilisant aucune garniture conventionnelle dans la zone d'étanchéité à faible jeu 320 et sans provoquer d'usure excessive ou contaminer le fluide à pomper comme décrit en regard de la fig. 1. Un avantage de la disposition représentée à la fig. 3 réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de percer les passages pour le fluide visqueux dans la section 302 du corps principal de la pompe, le fluide visqueux pénétrant par le plongeur 304. Cette disposition élimine l'augmentation des contraintes provoquées dans le corps principal.302 ce qui diminue sa résistance à la fatigue et sa durée de vie.
L'augmentation des contraintes dans le plongeur 304 ne diminue pas sa longueur de vie étant donné qu'il travaille toujours à la compression et que l'accroissement de la contrainte d'un organe travaillant toujours à la compression n'a que peu d'effet sur sa durée de vie.
La fig. 4 illustre une pompe de compression 401, à mouvement de va-et-vient, et qui comprend un corps principal 402 et une chambre 403 pour le fluide à pomper. Un plongeur 404 est ménagé dans la chambre 403. On n'a pas représenté les moyens de montage de la pompe 401. les moyens d'actionnement du plongeur 404, les moyens de refroidissement du cylindre et les moyens circulateurs pour le fluide visqueux. Lors du fonctionnement, le plongeur 404 effectue un mouvement de va-et-vient dans la chambre 403. Un canal 405 pour le fluide sous pression relie la chambre 403 à une chambre 406 renfermant un piston flottant ou un diaphragme 407 portant un racleur 408 (constitué par une garniture en matériau conventionnel) qui divise les moyens à piston flottant en deux sections.
La section 406a est reliée à la chambre 403 par une conduite 405 et un alésage 409 et la section 406b est reliée aux moyens circulateurs pour le fluide visqueux qui seront décrits ci-dessous. L'alésage 409 peut pénétrer dans la chambre 403 en tout point du corps principal 402 et non seulement dans la position représentée au dessin. Le fluide visqueux est pompé dans la chambre 406b par une pompe à pression constante 410 ceci depuis un réservoir 411 renfermant le fluide visqueux. Le fluide d'étanchéité visqueux passe à travers une conduite sous pression 412, une soupape de retenue 413 et une conduite sous pression 414. Un régulateur de pression 415 a pour effet de maintenir une pression sensiblement constante.
La même pompe 410 est utilisée pour pomper le fluide visqueux dans une zone d'étanchéité annulaire à faible jeu 416, ceci par la conduite 412, la soupape de retenue 413, une conduite sous pression 417 et un alésage 418. Des anneaux d'étanchéité et racleur d'huile 419 empêchent le mélange entre le fluide visqueux et le fluide à pomper. Si on le désire on peut prévoir un passage d'évacuation 420 situé à l'écart du passage 418, ce passage 420 étant relié à son extrémité extérieure à une soupape 421 pouvant être
actionnée en cas d'urgence. Cette caractéristique n'est pas obliga
toire. La chambre 422 relie la zone d'étanchéité 416 à un réservoir
de fluide visqueux 411 ceci par une conduite sous pression 423.
Un matériau conventionnel peut être utilisé pour former le joint annulaire 424.
Dans la forme d'exécution selon la fig. 4, la course de com
pression de la pompe 401 correspond à un déplacement du plon
geur 404 de la gauche à la droite. Lors de la course de compres
sion, le plongeur 404 chasse le fluide à pomper de la chambre 403
à travers la soupape de retenue 425, dans la conduite 427 puis
dans le dispositif d'utilisation à haute pression 426. Lors de cette
course de compression, la soupape d'aspiration 428 est fermée
pour empêcher le fluide de s'échapper par la conduite à basse
pression 429 et retourner dans la source 430.
En même temps la
pression développée sur le fluide à pomper par la course de
compression exerce une pression sur le joint à piston flottant 407,
lequel développe une pression sur le fluide visqueux contenu dans
la chambre d'étanchéité 406b, ce qui ferme la soupape de rete
nue 413 et met sous pression le fluide visqueux renfermé dans la
conduite 417, I'alésage 418, la chambre annulaire 431 et la zone
d'étanchéité à faible jeu 416. La quantité de fluide visqueux
traversant la zone d'étanchéité annulaire 416 est faible pour les
raisons discutées plus haut en regard de la fig. 1. La course de
retour correspond à un déplacement du plongeur 404 de la droite
à la gauche.
Lors de cette course de retour la soupape de rete
nue 425 est fermée, et la soupape d'aspiration 428 est ouverte, ce
qui permet à du fluide à pomper de venir remplir la chambre 403 à partir de la source à basse pression 430 et par l'intermédiaire de la conduite 429. Le piston flottant 407 se déplace simultanément de la gauche à la droite jusqu'à ce qu'il soit arrêté par l'extrémité de la chambre 406. Le fluide visqueux est pompé dans la chambre 406b par la pompe à pression constante 410, ce fluide étant acheminé par les conduites 412 et 414 ainsi qu'à travers la soupape de retenue 413 et remplaçant le fluide visqueux qui a passé à travers la zone d'étanchéité annulaire 416 lors de la course de compression.
De cette façon le fluide à pomper est transféré de la source à basse pression à une zone d'utilisation à haute pression grâce à des moyens de pompage n'utilisant aucune garniture conventionnelle dans la zone d'étanchéité annulaire 416 et sans provoquer d'usure excessive ou contaminer sensiblement le fluide à pomper, ceci comme décrit en regard à la fig. 1.
Les hommes du métier se rendront compte, de la description précédente, que l'appareil comprend un dispositif de pompage à haute pression pourvu d'une pompe à mouvement de va-et-vient qui comprend un plongeur ménagé à l'intérieur de la pompe et qui est destiné à effectuer un mouvement de va-et-vient sous la forme d'une série continue de course de compression et de course de retour pour comprimer et transférer le fluide à pomper d'une chambre à un dispositif d'utilisation à haute pression. La pompe comprend encore une zone d'étanchéité annulaire à fluide visqueux et à faible jeu qui est coaxiale au plongeur et au corps de pompe et qui est séparée de la chambre pour le fluide à pomper par un joint à piston flottant, la pompe comprenant encore des moyens circulateurs à fluide visqueux.
Lors de chacun des cycles de compression, le fluide à pomper est expulsé à haute pression de la chambre pour être introduit dans le dispositif d'utilisation.
Simultanément, la pression du fluide à pomper est transmise au joint à piston flottant qui sépare la chambre pour le fluide à pomper de la zone d'étanchéité à fluide visqueux. La pression exercée sur le piston flottant est transmise au fluide d'étanchéité visqueux ce qui fait passer le fluide visqueux de la chambre d'étanchéité dans la zone d'étanchéité annulaire, le piston flottant se déplaçant en sens inverse de celui du plongeur. La pression du fluide d'étanchéité visqueux est sensiblement équivalente à la pression du fluide à pomper. Lors de la course de retour le fluide à pomper à basse pression est aspiré dans la chambre pour le fluide à pomper en même temps que le piston flottant ou le diaphragme se déplace en sens inverse du plongeur ceci pendant une période couvrant tout ou partie de la durée de cette course.
Lors des courses de compression et de retour, les moyens circulateurs pour le fluide visqueux fonctionnent de façon continue pour amener ce fluide visqueux dans le dispositif de pompage, et particulièrement dans la chambre d'étanchéité à fluide visqueux et dans la zone d'étanchéité annulaire à faible jeu. Lors de la course de retour, pendant laquelle le joint à piston flottant se déplace, les moyens circulateurs pour le fluide visqueux pompent celui-ci dans la chambre d'étanchéité pour le fluide visqueux afin de remplacer celui qui a été forcé à travers la zone d'étanchéité annulaire lors de la course de compression et de la course de retour. De cette façon, la pompe à haute pression n'utilise aucune garniture solide conventionnelle utilisée normalement autour du plongeur des pompes à mouvement de va-et-vient pour en assurer l'étanchéité.
La pression développée par le dispositif peut varier entre une valeur légèrement supérieure à celle de la pression atmosphérique jusqu'à 2800 kg/cm2 ou même davantage.
Le jeu entre le plongeur et le corps de la pompe dépend des dimensions, des possibilités d'alignement, de la viscosité du fluide d'étanchéité choisi, de la pression de fonctionnement, de la température et de la vitesse de la pompe. Ce jeu est suffisant pour permettre un déplacement libre du plongeur dans la pompe mais n'est pas suffisant pour permettre au fluide d'étanchéité de s'écouler en n'importe quelle quantité. Il découle de ce qui précède qu'un homme du métier connaissant la construction des pompes à haute pression et sachant déterminer les vitesses d'écoulement peut facilement déterminer le jeu requis pour une pompe de dimension déterminée.
Une des raisons pour lesquelles les dimensions de la zone d'étanchéité annulaire ne peuvent pas être indiquées de façon précise est que ces dimensions ne varient pas seulement pour les raisons indiquées plus haut mais également en fonction des dimensions de la pompe, et de la capacité de pompage de celle-ci. Ainsi cette invention peut être utilisée pour des pompes dont la grandeur varie de celles des petites unités de laboratoires pour lesquelles la capacité est de l'ordre de quelques grammes à l'heure à celles des grandes unités dont la capacité se chiffre par plusieurs tonnes à l'heure. La pression variera également d'une valeur légèrement supérieure à celle de la pression atmosphérique jusqu'à des pressions de l'ordre de 2800 kg/cm2 ou davantage.
Le dispositif de pompage décrit ici peut être utilisé par exemple pour la polymérisation à haute pression de l'éthylène.
Dans ces procédés, l'éthylène est comprimé à des pressions allant de 7000 kg/cm2 à 2800 kg/cm2 par d'énormes pompes de compression à mouvement de va-et-vient et pompée dans les réacteurs de polymérisation. Souvent, on utilise en outre dans ces procédés des pompes d'injection à haute pression et à mouvement de va-etvient pour introduire les catalyseurs et autre ingrédient dans la chambre de réaction. Le dispositif de pompage décrit ci-dessus peut être utilisé dans les deux cas. Les pompes doivent évidemment être utilisées en conformité avec l'équipement de support dans lequel la réaction est effectuée.