<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnement aux pompes hydro-pneumatiques
La présente invention a pour objet d'apporter une solùtion entièrement nouvelle au problème des pompes dé- nommées hydro-pneumatiques qui opèrent, au moyen d'un li- quide sous pression(l'eau en l'occurrence),la compression directe d'un gaz (l'air par exemple).
Pour arriver à ce résultat, tous les appareils déjà proposés utilisaient un ou plusieurs réservoirs dans les- quels étaient alternativement admis,soit l'air à la pres- sion atmosphérique, soit l'eau sous pression ; des mécanis- mes appropriés commandaient ces deux opérations à l'effet d'introduire de l'air dans un réservoir en l'y comprimant pour le refouler ensuite au-dehors(le liquide sous pres- sion agissant comme piston-moteur).
Ces appareils sont déjà nombreux et font l'objet de brevets antérieurs,mais tous présentent de très graves inconvénients parmi lesquels il y a lieu de citer tout spécialement l'emploi de flotteurs. Le but de la présente @
<Desc/Clms Page number 2>
invention est, entre autres,la suppression des dits flot- teurs .
Il est en effet avéré que l'utilisation de flotteurs à l'intérieur du réservoir-compresseur présente de multi- ples inconvénients
Ceci s'explique facilement.
D'une part, ces flotteurs étant soumis au maximum de pression admissible à l'intérieur du réservoir-compres- seur, doivent être solidement construits sous peine d'é- crasement inmédiat: de ce fait, ils sont pesants.
De plus, pour leur donner la force motrice permet- tant les manoeuvres nécessaires,il est indispensable de donner à ces flotteurs des dimensions telles que l'appa- reil devient volumineux et encombrant au point d'être in- utilisable dans de nombreux cas : il est en effet évident qu'un bon rendement volumétrique ne peut être obtenu qu' en augmentant, autant que faire se peut,le rapport du diamètre à la longueur du corps du réservoir-compresseur.
Enfin, dans le fonctionnement de presque tous ces appareils,le mécanisme plonge dans l'eau ou y est presque constamment immergé: tout graissage est, dès lors,impos- sible, et le dépôt de calcaire contenu dans l'eau a tôt fait de colmater toutes les pièces mobiles, d'où l'im- possibilité d'une marche normale.
Il résulte des explications ci-dessus que la seule solution pratique du problème est subordonnée aux condi- tions; suivantes:
A) Suppression totale des flotteurs;
B) Emploi de mécanismes constamment hors de l'eau ou tout au moins n'y séjournant que des laps de temps assez écarts pour qu'aucun dépôt calcareux ne puisse se former sur leurs différents organes.
On va voir ci+près comment ces conditions se trou- vent parfaitement réalisées dans l'appareil qui fait l'ob- jet de la présente invention.
@
<Desc/Clms Page number 3>
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples:
La figo 1 montre schématiquement un réservoir, avec l'entrée de l'eau et la sortie de l'air, avant adaptation d'un élément à conduits capillaires ;
La fig. 2 montre le haut d'un réservoir, équipé d'un cylindre avec piston aménagé de conduits capillaires;
La fige 3 montre une application pratique de ce sys- tème avec emploi d'un piston pourvu de conduits capillai- res accouplé à un piston distributeur équilibré, et ad- jonction des accessoires tels que soupape de retenue,etc;
La figo4 peut illustrer un autre moyen d'arriver au même résultat, par l'emploi d'un anneau avec membrane élas- tique aménagée de perforations capillaires;
La figo 5 représente un dispositif adapté à la base du réservoir-compresseur et permettant l'entrée ou la dé- charge du liquide compresseur en conjonction avec un des éléments à conduits capillaires cités plus haut;
La fige 6 représente un dispositif fonctionnant sur un appareil à deux réservoirs-compresseurs surmontés cha- cun d'un des éléments à conduits capillaires cités plus haut.
La fig. 7 représente l'ensemble d'un dispositif des- servant un appareil à réservoir compresseur unique,avec (au bas de la fig.)àdjonction d'un système de bascule hydrauli- que pour assurer automatiquement la remise en marche de l'ap- pareil aussitôt que la vidange est terminée*
La fig. 8 montre, à titre d'exemple non limitatif,une réalisation industrielle d'un dispositif capillaire.
Etant donné un réservoir de forme quelconque appropriée comme celui donné à titre d'exemple non limitatif à la fig.
1 des dessins annexés,l'eau souspression entrant en 1 et l'air sortant par 2, il s'agit,sans l'aide d'aucun flotteur, d'arrêter l'entrée de l'eau aussitôt que le réservoir est rempli, puis de le vider, ensuite de réadmettre l'eau sous pression pour continuer le cycle.
<Desc/Clms Page number 4>
Peur ce faire, la présente invention prévoit un nouveau type d'élément utilisé à la partie supérieure du réservpir, élément muni de conduits capillaires. Dans ces conduits, à faible vitesse d'écoulement, les gaz circulent sans driction ni résistance appréciables, tandis que pour les liquides et particulièrement l'eau, ces mêmes conduits capillaires sont pratiquement infranchissables surtout que, dans le cas pré- sent, la différence de pression entre l'entrée et la sortie des dits conduits est toujours faibles et tend même à s'annu- ler; au surplus, la formation éventuelle d'un ménisque à la sortie des dits conduits capillaires et la tension superficiel- le du liquide suffiraient à obturer complètement ces conduits.
Or, si un élément tel que précité se trouve placé sur le trajet du liquide compresseur vers le gaz à comprimer et si cet élément est mobile, ou peut entraîner un mobile, on con- çoit qu'il devient possible, à l'aide de dispositifs judicieu- sement établis, comme on va le voir, d'arrêter l'arrivée du liquide compresseur et de provoquer la vidange du réservoir compresseur et la.rentrée de l'air. L'admission à nouveau du liquide compresseur qui doit ensuite se produite, fait partie d'un dispositif spécial décrit plus loin.
Considérant la figo 2, vue d'une partie de réservoir ccnpresseur désigné par 1, on voit que ce réservoir est ter- miné en haut par un corps cylindrique 2, où peut se mouvoir un piston étanche 3, dans lequel on a percé une série plus ou moins grande de conduits capillaires 4.
Le liquide compresseur, en montant dans le réservoir 1, force le gaz à traverser les conduits capillaires 4, mais, aussitôt que le liquide atteint la base du piston 3, ne pou- vant passer à travers les conduits capillaires 4, ce liquide entraîne forcément le piston 3 dans sa course ascendante.
Une application pratique dé ce système est illustrée par la figo 3, dans laquelle le réservoir est indiqué par 1;
<Desc/Clms Page number 5>
le cylindre 2 contenant le piston 3 percé de conduits capillaires 4,est encore désigné par 2 ; seulement le dit cylindre 2 est, ici, représenté tel qu'il doit l'être, c'est-à-dire fermé par le haut. Le piston 3 est accouplé, par une tige, à un piston distributeur équilibré 5 qui peut découvrir ou masquer l'ouverture 6 ;cette ouverture permet de laisser échapper le gaz comprimé encore conte- nu dans le fond du cylindre 2 et d'utiliser l'énergie latente de ce gaz de la manière que l'on voudra.
Une ouverture 7 permet à l'air comprimé de passer à travers les éléments conventionnels (soupape de rete- nue S, etc.) pour arriver à l'utilisation.
Au lieu de conduits capillaires tels qu'ils sont a- ménagés dans le piston 3, on peut utiliser, pour former passage capillaire, un jeu judicieusement approprié en- tre c.e piston 3 et le cylindre 2, ou bien combiner les deux systèmes.
La fig.4 montre un autre moyen d'arriver à un ré- sultat identique,maia, cette fois,en utilisant la défor- nation élastique du corps dans lequel sont percés les orifices capillaires.
Dans cette fig.4,le réservoir est indiqué par 1;le cylindre 2 renferme un piston formé, cette fois, par exem- ple par un anneau 3 coulissant sans jeu dans le cylindre 2;la partie intérieure,limitée par la circonférence de l'anneau 3, est formée par une membrane élastique 4 de composition et de dimensions judicieusement choisies, cette membrane étant maintenue d'une façon quelconque appropriée à l'anneau 3.
Cette membrane élastique 4 est percée du nombre vou- lu de perforations capillaires 6@ l'anneau 3 est solidai- re d'un pont 5, par exemple,et de la tige reliant ce der- nier au piston distributeur 7.
Sur le pont 5 est fixée, à une distance judicieuse- ment choisie,une pièce de forme circulaire,par exemple
<Desc/Clms Page number 6>
en forme de pastille 8,la face de cette pastille tournée vers la membrane étant plane ou courbe,,
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant:
Le liquide compresseur, en montant dans le réservoir 1, force l'air à passer à travers les perforations ca- pillaires de la membrane élastique 4 en défonçant légè- rement celle-ci.Mais aussitôt que le liquide vient en contact avec la dite membrane élastique,la résistance que les perforations capillaires opposent au passage du li- quide provoque une déformation beaucoup plus accentuée de la dite membrane à tel point que celle-ci,pour finir, vient s'appuyer contre la pastille 8,
obturant ainsi les perforations capillaires.La totalité du groupe constitué par l'anneau,la membrane et,solidairement,le piston dis- tributeur 7, est,dès lors,entrainée par le mouvement du liquide;le dit piston 7,aussitôt qu'il découvre l'ouver- ture 9, laisse échapper le gaz comprimé contenu dans le cylindre 2 vers l'utilisation que l'on voudra; l'ouvertu- re 10, comme dans le cas précédent,a laissé passer,vers le ou les réservoirs,à travers les accessoires usuels (soupape de retenue,etc.)le volume de gaz qui a été com- primé dans le réservoir-compresseur 1.
Une variante pourrait être apportée à ce système par l'emploi d'un anneau qui serait fixe et d'une membrane flexible qui, en se déformant,viendrait s'appuyer et fai- re office d'obturateur contre une surface faisant partie d'un groupe mobile,la déformation plus ou moins grande de l'un entraînant inévitablement le déplacement de l'au- tre, découvrant, comme dit plus haut,une ouverture pour l'échappement du gaz comprimé et son utilisation à telles fins que l'on voudra..
Dans ce qui précède on a décrit, à titre d'exemples non limitatifs,plusieurs moyens industriels d'utiliser des conduits capillaires et leur résistance au passage ' des liquides pour provoquer le déplacement de pièces mo-
<Desc/Clms Page number 7>
biles;il en découle de toute évidence que ces déplace- ments peuvent être utilisés comme on le voudra,par exem- ple pour assurer,comme dans le cas particulier qui est ici envisagé,le contrôle sur la hauteur de l'eau attein- te dans un réservoir fermé et utiliser à son gré une partie plus ou moins grande de l'air comprimé dans le dit réservoir pour accomplir les manoeuvres qui déter- minent l'arrêt de l'arrivée du liquide compresseur et la mise à la décharge du dit réservoir.
Pour une meilleure compréhension de tout ce qui concerne les dispositifs capillaires, une forme d'exécu- tion industrielle d'un de ces dispositifs est donnée à titre d'exemple par la figo8, dans laquelle: 1 représen-
EMI7.1
te le réservodr-Gompresseur; 2 est le cylindre; 3 est le piston ; 4 sont les conduits capillaires; le piston distributeur équilibré comprend la pastille 5,deux cu- vettes d'étanchéité en matière élastique appropriée 5',
5' et deux écrous d'assemblage 5", 5" ; l'ouverture per- mettant l'échappement des gaz comprimés encore contenus dans le fond du cylindre 2 est désignée par 6 ; ture permettant à l'air comprimé de passer à travers les éléments conventionnels S,S, est désignée par 7.
Ci-après est décrit,à titre d'exemple non limita- tif, un dispositif de distribution destiné à fonction- ner, en conjonction avec un dispositif capillaire,sur un appareil ne comportant qu'un seul réservoir-compres- seur,c'est-à-dire opérant sous le cycle suivant:
1 ) entrée de l'eau sous pression,compression et évacuation de l'air ainsi comprimé ;
2 ) arrêt de l'eau, vidange et remplissage d'air frais;
3 ) recommencement du cyole par réintroduction d'eau sous pression.
En se référant à la figo5, l'air comprimé venant d'un des dispositifs capillaï.res décrits ci-dessus,peut
<Desc/Clms Page number 8>
être conduit dans un cylindre 1 au moyen d'une canali- sation reliée à 9 ; dans ce cylindre 1 peut jouer un pis- ton 2 solidaire, par une tige de jonction, avec le piston 3 d'un cylindre 4; l'eau, sous pression entre dans le cy- lindre 4, en 5,et,du fait de sa pression, il est aisé de comprendre que le groupe conjugué des pistons 2 et 3 sera refoulé vers la gauche s'il n'y a aucune pression en l;ce mouvement vers la gauche fera découvrir par le piston 3 une série d'ouvertures 6 pratiquées dans le cy- lindre 4 pour sa communication par le conduit 7 avec la base du réservoir-compresseur 8 ; ce dernier se rempli- ra donc d'eau.
Au moment où la charge d'air comprimé ve- nant du dispositif capillaire arrivera, par la conduite 9 dans le cylindre l,le phénomène inverse se produira et cet ensemble des pistons 2 et 3 sera refoulé vers la droite ; de ce fait, le piston 3 dépassant les ouvertures 6,permettra, à l'eau de s'échapper du réservoir par le conduit 10 qui sert à la. vidange.
L'explication sommaire qui précède est, bien enten- du,subordonnée aux règles élémentaires du calcul quant aux dimensions respectives des diamètres des pistons 2 et 3 et implique aussi la nécessité absolue qu'il y a, au moment de l'inversion provoquée par l'arrivée de la charge d'air comprimé,d'immobiliser à fond de course,à droite,et ce, par un moyen mécanique quelconque appro- prié,l'ensemble des pistons 2 et 3. Tout ceci est du do- mine du calcul et de la mécanique et, d'ailleurs,un plan plus détaillé en est donné en fig.7 à l'appui de la. description du dispositif nouveau qui permet la con- tinuité automatique du fonctionnement par la réadmission d'eau après vidange complète.
Les mêmes dispositifs capillaires peuvent aussi,par exemple,comnander un grpape de deux réservoirs-compres- seurs, tels que IL et B à la. fig.6, étant entendu que cha- que réservoir est surmonté d'un de ces dispositifs.
<Desc/Clms Page number 9>
A la base des réservoirs A et B se trouve placé un cylind.re unique 1, pourvu de cinq séries d'ouvertures, celle numérotée 2 étant la série centrale, 3 et 3', 4 et 4' étant disposées de part et d'autre symétriquement par rapport à l'axe des ouvertures 2. Dans ce cylindre se déplace librement un groupe de pistons solidaires, dont un médian 5 et deux extrêmes 6 et 6',également en position symétrique par rapport au piston 50
L'eau sous pression arrive par les ouvertures cen- trales 2;les ouvertures 3 et 3' correspondant respecti- vement aux réservoirs A et B ; et 4' sont deux déchar- ges vers l'extérieur.
Dans ces conditions, le cycle parcouru est le sui- vant:
En supposant le groupe de pistons poussé à fond à droite : l'eau entre par 2,passe par 3 et remplit le ré- servoir A; au moment du fonctionnement du dispositif capillaire de ce réservoir A, l'air comprimé,venant de cet endroit,est dirigé par une conduite quelconque vers l'extrémité droite 7' du cylindre 1; tout le groupe des pistons (lesquels sont toujours équilibrés) est par conséquent refoulé vers la gauche et, de ce fait,par les découvrements et recouvrements des séries d'ouver- tures,il est aisé de voir que le réservoir A est mis en position de décharge et que, d'autre part,le réservoir
B, au contraire, recevant l'eau sous pression,est mis en compression.
Et ainsi, alternativement, jusqu'à ar- rêt qui, comne dans tous ces appareils, se fait automa- tiquement par contrepression, c'est-à-dire, lorsque la pression de l'air comprimé atteint celle du liquide com- presseur.
La fig.7 montre l'ensemble d'un dispositif apte à desservir un appareil compresseur à réservoir unique.
Dans cette figure,la base du réservoir-compresseur est désignée par 1; en-dessous -et communiquant avec le ré- @
<Desc/Clms Page number 10>
servoir par la tubulure 2- on a le groupe des deux cy- lindres 3 et 4,le cylindre 3 agissant comme distribu- teur ainsi qu'il a été expliqué relativement à la fig.
5 et laissant entrer ou sortir l'eau suivant la position du piston 3' par rapport aux orifices 2' percés dans le corps du cylindre 3 en correspondance avec la tubulure 2 et le réservoir 1. Le cylindre à air 4 est relié par le canal 5 et, de là, par un conduit, au dispositif ca- pillaire déjà décrit et situé à la partie supérieure du réservoir-compresseur 1.
Sur la tige reliant les deux pistons 3' et 4',est fixé un plateau circulaire conique 6 qui, se déplaçant avec les deux pistons,permet d'arrêter la course de ceux- ci dans le sens gauche-droite par accrochage du plateau 6 avec le taquet 7 monté sur une lame du ressort 8 rigi- dement fixée en 9. Donc, aussitôt que le dispositif ca- pillaire déjà décrit fonctionne, l'ensemble des groupes de pistons 3' et 4' est refoulé vers la. droite par l'air comprimé arrivant en 5 et l'accrochage de 6 par 7 se pro- duit:ceci a déjà été expliqué relativement à la fig.5 des dessins.
Dans cette position, l'arrivée d'eau est coupée, tandis qu'au contraire, la décharge est pleinement ou- verte et peut s'opérer par la tubulure 10.
Il reste maintenant à réaliser la remise en marche de l'appareil automatiquement aussitôt que la vidange est terminée. Cette manoeuvre est effectuée au moyen d'une bascule hydraulique qui est décrite ci-après*
La tubulure 10 de décharge envoie l'eau, à la sortie, dans un récipient 11 ouvert par le haut et dont le fond est percé d'une ou de plusieurs ouvertures telles que o, o, qui, l'une individuellement ou toutes ensemble, livrent passage à un écoulement d'eau dont le débit est moindre que celui de la tubulure 10;de ce chef,ce réci- pient 11 se remplit en entier et déborde.
Ce récipient
<Desc/Clms Page number 11>
11 est suspendu à deux bras de levier 12 qui sont situés de part et d'autre du groupe des deux cylindres 2 et 3, et qui sont solidaires de l'axe 13, comme l'est aussi le levier central 14,attaché' par le pivot 15 à la pièce cou- lissante 16.
Toute cette timonerie constituée par le ré- cipient 11 et les leviers 12,est constamment sollicitée vers le haut par la traction de ressorts R attachés,d'u- ne part,au contre-levier 14' et, d'autre part, au point fixe 17;il est facile de comprendre que le récipient, au fur et à mesure de son remplissage, entraîne,par son poids et par l'intermédiaire des leviers 12 et 14,la pièce coulissante 16 vers la droite.Cette pièce coulis- sante,à un endroit judicieusement choisi, est munie d'un taquet basculant 18 qui pivote sur l'axe 19,solidaire de la pièce coulissante 16.
Entre le taquet supérieur 7 et le taquet inférieur 18, se trouve placée une pièce 20,conformée en U et à pivotement sur deux axes symétriques 21; le champ infé- rieur de la pièce 20 est taillée en biseau pour facili- ter le glissement du taquet 18 sous elle.
Ce mécanisme fonctionne comme suit:
L'air comprimé arrivant par 5, refoule le groupe des pistons 3' et 4' vers la droite; l'appareil se met à la décharge et l'accrochage du plateau 6 par le taquet 7 se produit.
L'eau s'écoulant dans le récipient 11 fait descen- dre celui-ci en provoquant le déplacement à droite de la pièce coulissante 16; à son passage sous la pièce 20,le taquet 18 se dégage par pivotement et se relève en bas** culant par son propre poids de l'autre coté de 20. aussitôt la totalité de l'eau évaluée,le récipient 11 se vide peu à peu et, sollicité par lesressorts r, remonte en entralnant avec lui la pièce coulissante 16 vers la gauche;le taquet 18,butant contre 20, fait bascu- ler celui-ci et, dans ce mouvement,dégage l'une de l'au-
<Desc/Clms Page number 12>
tre les pièces 6 et 7.
Le groupe des pistons 3' et 4'-ainsi libéré, est refoulé vers la gauche par la pression de l'eau entrant par la tubulure 22 ; l'obturation de la vidange se pro- duit et la pression d'eau est à nouveau rétablie sur le réservoir-compresseur pour un recommencement du cycle
Il va sans dire que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'objet de la présente inven- tion sans pour cela se départir de son principe fondamen- tal qui est l'utilisation des passages capillaires pour provoquer, par différentiation entre un gaz et un liqui- de,le déplacement de pièces mobiles.
REVENDICATIONS:
EMI12.1
+ 00+000+000+000+000+000+000+ En résumé, je revendique comme de mon invention:
EMI12.2
1 ) Pompe hydro-pnewnt1qle éliminant les inconvé- nients des systèmes déjà connus,à savoir:flotteurs volumineux et pesants,dimensions encombrantes des appa:-
EMI12.3
reils,mécanismes constamnent imnergés et colmatage de ceux-ci par dépôts calcaires; caractérisée par l'absen- ce totale de flotteur, les dimensions considérablement réduites des appareils,le rendement volumétrique augmen- té, l'emploi de mécanismes ne séjournant pas dans l'eau.