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L'objet de la présente invention est un appareil de dosage qui sert à introduire des quantités déterminées d'un liquide dans un système de liquides en circulation et sous pression, et ce en fonction de la quantité de liquide traversant l'appareil.
On connaît différentes formes de réalisation d'appareils de dosage de ce type. Ils sont utilisés par exemple pour ajouter à des liquides se trouvant dans des systèmes de conduites, par exemple à de l'eau, des solutions de produits chimiques en quantités exactement déterminées, soit pour améliorer le goût de l'eau ou ses propriétés, soit pour éviter la corrosion ou le dépôt de tartre et analogue.
A cet effet on utilise déjà des pompes à piston de diverses formes, qui sont entraînées par des moteurs électriques et
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qui introduisent des quantités déterminées d'un liquide dans le système de liquides sous pression. Ces appareillages sont relativement encombrants et coûteux, en particulier à cause de leur mécanisme de régulation compliqué, qui doit travailler en fonction du débit de liquide en un point déterminé du système- de liquides sous pression.
On contait également des appareils de dosage, /dans lesquels, grâce à une disposition de tuyères et de diaphragmes, sont obtenues des pressions effectives, à l'aide desquelles des quanti- tés de liquide: déterminées, suivant le principe de refoulement, sont introduites dans le système de liquides sous pression. Ces appareils présentent: l'inconvénient de ce que leur étendue d'utilisation est restreinte pour doser des quantités de liquides proportionnellement nu débit; par ailleurs leur fonctionnement est relativement peu précis et irrégulier.
Cn connaît enfin la méthode consistant à utiliser un moteur à eau pour l'entraînement d'une disposition à valves, à travers laquelle l'eau sous pression est transmise, en guise de liquide de travail, un'? pompe à membrane, pour introduire à l'aide de cette ompe le liquide dans le système de liouides sous pression. toutefois les moteurs à eau utilisés pour l'entraînement sont des éléments de construction extrêmement coûteux, qui doivent également avoir un encombrement relativement grand, pour couvrir la consommation d'énergie élevée de la disposition de commande.
Les inconvénients précités des appareils de dosage connus sont éliminés dans la disposition suivart l'invention, car elle est réalisée de manière telle que des forces relativement réduites sont suffisantes pour la commande, de manière qu'il est possible d'employer des éléments de construction simples et pratiques, qui sont en mesure de couvrir les besoins en éneggie, qui peuvent être fabriqués de manière économique et qui ont un encombrement relativement réduit, sans que leur rendement en soit entravé.
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Suivant 1,--. présente invention il est produit dans le système de liquide sous pression, c'et-a-dire dpns la partie du système qui est formée par l'appareil, une différence de pression, qui rest'/ toujours constante, quelles que soient la pression régnante et le débit. Cela a lieu pr.r exemple à l'aide d'une soupape de réduction de pression. Dans la zone à pression plus élevée est disposé un organe de commandequi commande les conditions de pression dans une' chambre de pression expansible de manière telle que dans cette chambre l'augmentation de pression alterne avec
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la diminution de pression. L'entl'a1nement de l'organe de com.ande, de préf0rc':lc:' un, bague de c0,-"l,;:nde, a lieu pr' "1 hélice dite de e ', .-O 1 t ii., q, nn par l'i,ntei"r.-di"'ire d'un mécanisme de démultiplication ou pas à pas.
Les augmentations de cession dans la chambra de pression sont produites par l'établissement d'une communication avec la zone à pression plus élevée du système, de sorte que
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du liquide pénètre dans la chancre :on provenance du sy:.-::ne et que le volume de la chambre 'est augmente. Grâce à la communication de la chambre ft,:7 pression avec la zone a pression lU5 basse, après suppression de la corruu-¯ic2tion avec 1, zone à pression plus élevée à l'aide de la bague de guidage, a lieu une compen- sation de pression et un écoulement de liquide qui a fourni du travail lors de l'expansion de la chambre de pression. De cette façon du liquide n'est pas puisé du système.
De même il ne faut
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pas de source d' 0w;rg;.8 8trangore pour 1' entraînement des parties en mouvement, qui en pratique sont constituées uniquement par la bague de guidage et le mécanisme de celle-ci.
Pour introduire le liquide en question dans le système de liquide sous pression, on a recours à 1' augmentation et la
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diminution alternatives du volume; à cet ef!'eL la chambre est obturée de préférence par une membrane ou un corps en soufflet, dont le mouvement sort par exemple à l' entraînement d'un petit piston de pompe. Lorsque la chambre de pression expansible se trouve dans un réservoir de liquide proprement dit, le transport
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du liquide peut avoir lieu par refoulement en raison de la variation du volume.
En cas de deux conduites de communication avec le système de liquide sous pression, conduites dans lesquelles le liquide ne peut circuler que dans un sens en raison de soupapes de retenue, le liquide refoulé, par exemple une solution de substances déterminées, peut être remplacé de manière simple, de sorte que le liquide en provenance du système complète la solution par contact avec les substances à dissoudre.
Le système reste ainsi totalement fermé.
Bien que l'organe de commande soit de préfé @ence constitué par une bague de commande ou de guidage à cause du frottement moindre et par conséquent de l'énergie moins grande nécessaire, on peut également prévoir un piston rotatif ou une disposition à soupape soulagée.
Les appareils sont de préférence réalisés de manière telle que dans les parois des bottiers sont prévus des regards, à travers lesquels le fonctionnement des appareils ou des organes en question peut être contrôlé à partir de l'extérieur; dans la mesure du possible les boîtiers dans lesquels se trouvent les organes en mouvement sont fabriqués entièrement en matière transparente. Cela vaut également pour les réservoirs, pour pouvoir constater de manière simple qu'ils contiennent encore en quantité suffisante les substances à dissoudre.
Suivant une autre forme de réalisation selon l'invention des appareils de dosage de ce type, la chambre de pression est mise en communication alternativement avec la chambre à pression plus élevée et avec la chambre à pression plus basse du système en amont ou en aval de l'organe réducteur de pression, le travail fourni lors de l'expansion de la chambre de pression par l'admission de liquide à pression plus élevée étant utilisé de manière telle qu'une disposition de commande, de préférence un tiroir de commande qui est de préférence soulagé, est actionnée, cette disposition réglant l'admission de liquide sous pression
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en provenanee du système de liquide sous pression vers une deuxième chambre de pression expansible ainsi que l'écoulement u liquide de cette chambre vers l'extérieur ;
cette chambra de pression est fourni du travail, pour actionner la disposition à pompe, par exemple une chambre à volume variable formée par un soufflet , grâce à laquelle le liquide à ajouter est aspiré et refoulé dans le système de liquide sous pression.
Grâce à une telle exécution de l'appareil il est possible de choisir des sections de conduite plus grande et ainsi d'augmenter la puissance. Cela vaut en particulier pour les conduites de communication entre le système de @uide sous pression et la chambre de pression expansible fournissant le travail de poupe.
Comme la chambre de pression expansible produisant la commande est à présent mise en communication alternativement avec la chambre à pression plus élevée et avec la chambre à pression plus basse, la c@nduite de compensation de pression à section relative- ment réduite, nécessaire jusqu'à présent, devient également inutile , de sorte que l'on obtient encore un fonctionnement plus précis de l'appareillage.
Les figures 1 à 3 des dessins annexés représentent quelques exemples de réalisation préférés des appareils de dosage suivant l'invention, qui seront décrites ci-après plus en détail avec référence aux dessins.
La Fig. 1 représente une coupe longitudinale à travers un appareil de dosage pour le montage dans une conduite de liquide sous pression, et
La Fig. 2 représente également une coupe longitudinale à travers un appareil de dosage d'une deuxième forme de réalisation.
La Fig. 3 représente une coup- transversale à travers un troisième appareil de dosage, dans lequel la partie de l'appareilla- ge qui'se trouve dans le système de liquide sous pression, et que traverse le liquide sous pression, auquel un deuxième liquide doit être ajouté dans un rapport déterminé, correspond à celle
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des appareils suivant les Figs. 1 et 2.
Dans l'exemple de réalisation de l'appareil suivant l'invention représenté par la Fig. 1, on a prévu dans une pièce tubulaire 1 dans une chambre 2 parcourue en premier lieu par le liquide sous pression à diamètre sensiblement constant une hélice dite de Woltmann 3 , qui par l'intermédiaire d'un mécanisme pas à pas 4 entraîne la bague de commande 5, qui est réalisée de manière telle que sur un angle de 1800 elle obture et dégage une lumière 6 se trouvant dans la paroi du tube. Afin de réduire au minimum la force d'entraînement nécessaire, la bague de commande 5 est disposée de manière te;le qu'il subsiste une fente étroite d'envi- ron 0,1 mm entre cette bague et la paroi du tube.
Grâce à l'emploi du mécanisme pas à pas et malgré la rotation très rapide de l'hélice de Woltmann, qui réagit déjà pour de faibles vitesses du courant, et qui présente l'avantage d'un encombrement en longueur très réduit, la fréquence de travail des organes commandés'par cet élément peut être maintenue faible.
Derrière l'hélice de Woltmann 3 dans le sens du courant se trouve dans la chambre postérieure 7 de la pièce tubulaire 1 une soupape réductrice de pression 8, qui est représentée par moitiés en deux positions différentes. Cette soupape réductrice de pression 8 produit dans la pièce tubulaire 1 une différence de pression pouvant être réglée par le ressort 9. à la pièce tubulaire 1 est fixé par bride un boîtier 10, dont l'intérieur est subdivisé par un soufflet métallique 11. L'inté- rieur 12 du soufflet métallique 11 est relié par la conduite de communication 13, par l'intermédiaire de la lumière 6, à la chambre intérieure 2 de la pièce tubulaire 1, chambre dans laquelle règne la pression plus élevée.
La conduite de communi- cation 13 est reliée par un canal de compensation 14 à la chambre 7 de la pièce tubulaire, dans laquelle règne une pression plus basse.
L'intérieur 15 du boîtier 10, qui est séparé de la chambre de pression 12 par le souflet métallique 11, est relié à la chambre 7 de la pièce tubulairo 1 par la conduite 16, de sorte
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qu'il y rène toujours la même pression basse.
@ la surface frontale 17 du soufflet métallique Il., sur laquelle agit le ressort 18, se trouve un piston 19., qui est mont' par glissement dans un alésage 20, qui est en communication avec la conduite d'aspiration de liquide 21, dans laquelle sont disposées des soupapes de retenue 22 et 23 de chaque côté de l'alésage 20. La conduite 21 aboutit au réservoir de liquide 24, dans lequel se trouve le liquide qui doit être ajouté au'système @ de liquide sous pression. La course du piston 19 et par conséquent de la membrane 17 est limités vers le !Saut par la vis de réglage 25, et vers le bas par le tourillon 26.
Pour obtenir un équilibrage des pressions on aprévu entre la surface frontale-17 du soufflet métallique Il et les parois des chambres deux soufflets supplémentaires 27 et 25 ; dans ce dernier peut se trouver du liquide, qui par l'intermédiaire d'une conduite 29 permet d'observer le fonctionnement de l'appareil dans un regard 30.
Lorsque la lumière 6 est obturée par la bague de commande 5, il règne dans la conduite de communication 13 et par suite aussi dans la chambre 12 une pression qui correspond à la pression dans la chambre 7 de la pièce annulaire 1. La fente entre la bague 5 et la paroi de la pièce tubulaire 1 ainsi que la section transversale de la conduite de compensation ou d'équilibrage 14 sont calculées de manière telle qu'en cas d'obturation de la lumière 6 la pression dans la chambre 12 ne diffère que très peu de celle dans la chambre 7 de la pièce tubulaire 1, ou de la pression dans la chambre 2 lorsque la communication est établie avec cette chambre. Dans la chambre intérieure 15 du boîtier 10 règne une pression qui correspond à celle dans la chambre 7 de la pièce tubulaire 1.
Le ressort 18 applique la membrane 17 contre sa butée inférieure 26, le piston 19 aspirant par la soupape d'admission 22 une quantité déterminée de liquide du réservoir 24.
Lorsque la bague de commande 5 dégage la lumière 6, il s'établit
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dans la conduite de communication 13 et dans la chambre de pression 12 la pression plus élevée régnant dans la chambre 2 de la pièce annulaire 1. De ce fait le volume de la chambre de pressiori 12 est augmente et une quantité de liquide correspondante est refoulée de la chambre 15 par la conduite 16 dans la chambre 7 de la pièce tubulaire 1. Lors du mouvement de montée de la membrane 17 le piston 19 est déplacé jusque la butée réglable 25, et le liquide qui avait été aspiré au préalable du réservoir 24 est refoulé par la soupape d'échappement 23 dans la chambre 15.
Ces phénomènes se rép'tent à chaque rotation de la bague de commande.
Il est éventuellement aussi possible grâce à une action alternative sur les chambres 12 et 15, de supprimer le ressort de compression 18.
La Fig. 2 représente la construction du deuxième exemple de réalisation de l'appareil de dosage suivant l'invention.
La pièce tubulaire l'avec l'hélice de Woltmann 3'? la bague de commande 5' et la soupape réductrice de pression 8' correspondent aux pièces de la première forme de réalisation.
Ces éléments correspondants portent pour cette raison le même chiffre de référence, qui est uniquement muni d'un accent.
A la pièce tubulaire l' est attaché à l'aide d'une plaque 31 et de moyens d'ancrage 32 un boîtier 33 en une matière de préférence transparente. Dans ce boîtier se trouve un fond de tamisage 34, sur lequel sont posées des substances 35, qui doivent se dissoudre dans le liquide se trouvant dans le récipient 33,
L'ouverture 6' débouche dans un tuyau 36, qui porte à son extrémité inférieure la chambre de pression expansible 37, qui se trouve dans la chambre 38 en dessous du fond de tamisage 34.
La vis 39 prévue dans le fond 31 sert à limiter la course de la face frontale 40 de la chambre 37. L'intérieur du tuyau 36 est relié à la chambre 7', dans laquelle règne la pression plus basse, par la conduite 41. De cette conduite 41 bifurque une con-
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duite 42, qui rebouche dans la chambre 43 au-dessus du fond de tamisage 34 et dans laquelle se trouve une soupape de retenue.
La conduite 45 débouche dans un tube ascendant 46, à l'extrémité inférieure duquel se trouve une soupape de retenue 47. A l'aide de ces conduites la chambra 38, dans laquelle se trouve une solution concentrée des substances 35, est reliée à la chambre 7'.
L'ajutage de remplissage 48.qui peut être fermé hermétiquement par un couvercle à vis 49, sert à l'introduction des produits chimiques .35.
Dans la position représentée par la Fig. 2 l'ouverture 6' est obturée par la bague de commande 5'.Dans la chambre de 'ores- sion 37 est établie par l'intermédiaire du tuyau 36 etde la conduite 41 la même' pression que celle qui règne dans la chambre 7'
Lorsque la oague de commande 5'' dégage l'ouverture 6',il se produit dans le tuyau 36 et dans la chambre rie pression 37 une augmentation de pression par suite de la pression plus élevée dans la chpmbre 2' de la pièce tubulaire l'. Le soufflet métallique formant la paroi de la chambre de pression se dilate par conséquent, jusqu'à ce que sa face frontale 4-0 vient s'appliquer contre la vis de butée 39.
La dilatation du soufflet métallique est accompagnée d'une augmentation du volume de la chambre de pression 37, de sorte qu'une quantité de liquide correspondant à l'augmentation de volume est refoulée de la chambre 38 pour passer à travers la soupape d'échappement 47 disposée le plus bas possible, le tube ascendant 46 et la conduite 45 dans @@ chambre 7'.
Lorsque la bague de commande 5' obture à nouveau l'ouverture 6', il se produit une diminution de pression dans le tuyau 36 et dans la chambre de pression 37, par suite de la communication avec la chambre a pression plus basse 7' établie par la conduite 41, de sorte que le soufflet métallique élastique se contracte à nouveau. De ce fait du liquide est, aspiré de la chambre 7' vers la chambre 43 par la conduite 42 et la soupape d'admission 44, de sorte que la quantité de liquide qui avait été refoulée est remplacée.
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Au lieu des soupapes de retenue à bille représentées, on peut également employer de simples soupapes à clapet, quelle que soit la pression qui règne dans le système de liquide sous pression, étant donné que ces soupapes doivent uniquement réaliser une fermeture hermétique en ce qui. concerne la différence de pression qui règne dans l'appareil de dosage proprement dit.
A travers l'ajutage de remplissage 48 peuvent être ajoutées les substances 35, à savoir les produits chimiques qui doivent être dissous dans le liquide. En outre on a prévu des mesures pour qu'il ne se forme pas de coussin d'air au-dessous du couvercle 49, qui pourraient entraver le fonctionnement impec@able de l'appareil,
L'hélice de Uoltmann 3' entraînant la bague de commande peut en même temp entraîner un mécanisme totalisateur non représenté, ce qui est possible par le fait que la force nécessaire pour l'entraînement de la bague est relativement réduite. Cela permet donc de déterminer en même temps la quantité de liquide traversant l'appareil.
Une troisième forme de réalisation de l'appareil de dosage est représentée par la Fi?. 3.
Grâce à l'appareil de dosage monté dans le système de liquide sous pression est produite une différence de près ..ion dans le système à l'aide d'un organe réducteur de pression, composé d'un corps de soupape 8" et d'un ressort de compression 9". En amont de l'organe réducteur de pression se trouve la chambre à pression plus élevée 2", en aval de celui-ci se trouve la chambre à pression plus basse 7".
Dans le courant du liquide sous pression se trouve l'hélice de Woltmann 3",qui entraîne par l'intermédiaire d'un mécanisme démultiplicateur 4" la bague de commande 5" dans la chambre 51, dans laquelle débouchent les conduites de communication 52 avec la chambre 2" à pression plus élevée, 53 avec la chambre à pression plus basse 7" et 54 avec la chambre de pression expansible 12", qui est fermée par la membrane élastique 55. Les embouchures des deux premières conduites citées sort alternativement dégagées
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et obturées par la bague de commande 5", de sorte qu'il règne dans les chambres 51 et 12" alternativement une pression plus élevée et une pression plus basse.
La membrane 55 modifie sa position conformément aux conditions de pression dans les chambres 1211 et 51, et commande ainsi le tiroir de commande 56 y relié.Sur la membrane 55 agit également le ressort de rappel 57.
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La chambre/au-dessous de la membrane 55 est en communication par l'intermédiaire de la conduite 59 avec la zone à pression plus basse 7".
Le tiroir de 'commande 56 est .soulagé grâceà l'alésage 60' @ Dans le .boîtier 6l du tiroir de commande se trouve une conduite 62 pour le passage de liquide sous pression de la chambre 58 vers la chambre de pression expansible 63, qui est fermée par une membrane 64 de la même manière que la chambre de pression expan- sible 12". Grâce au conduit 65 dans le boîtier 61 ,le liquide sous pression, lorsque le tiroir de commande @6 occupe une position appropriée, peut s'échapper par la conduite 66, après avoir fourni du travail dans la chambre de pression expansible 63.
La membrane 64 est reliée avec le plateau supérieur 67 d'un soufflet 68, à l'intérieur 69 duquel débouchent la conduite d'aspiration 70 et la conduite de refoulement 71. La conduite d'aspiration 70 comporte à son extrémité inférieure une soupape 72, qui se trouve dans le liquide du réservoir 73. La conduite de refoulement 71 contient une soupape de retenue 74 et est en communication aveu le système de liquide sous pression. A l'aide de la vis d réglage 75 il est possible de limiter la course de la membrane 64 ou du plateau 67 du soufflet 68.
L'appareil d@ nouage décrit fonctionne de la manière suivante :
L'hélice deVoltmann 3" est mise en rotation par le liquide traversant la pièce tubulaire 1". La bague de commando 5" est par conséquent entraînés par l'intermédiaire du mécanisme démultiplicateur 4", cotte: baguo dégageant et obturant périodique-
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ment les embouchures des conduites de communication 52 et 53.
Lorsque la conduite 52 est dégagée, du liquide sous pression passe de la chambre 2" à pression plus élevée par la conduite 54 dans la chambre de pression expansible 12", de sorte que la mem- brane 55 et par suite également le tiroir de commande 56 est déplacée vers le bas. Le tiroir de commande obture alors la conduite d'échappement 65 et ouvre la conduite d'admission 62, de sorte que le liquide sous pression peut passer de la chambre 58 dans la chambre de pression expansible 63.
Sur la face inférieure de la membrane 64 règne la pression atmosphérique; elle est également déplacée vers le dessous, et par suite de la connexion rigide avec le corps de soufflet 68 le volume de ce dernier est diminué, de borte que la quantité de liquide correspondant à la diminution de volume est refoulée de la chambre intérieure 69 à travers la conduite 71 dans la pièce tubulaire 1" du.système de liquide sous pression.
Après que la bague de commande 5" ait obturé l'embouchure de la conduite 52 et ouvert celle de la conduite 53,a lieu une compensation de pression et un écoulement de liquide de la chambre de pression expansible 12" par les conduites 54 et 53 vers la zone à pression plus basse 7". Le ressort 57 fait remonter la membrane 55 et le tiroir de commande 56, ce qui produit la fermeture de la conduite d'admission 62 et l'ouverture de la conduite d'échappement 65, de sorte que le liquide qui a effectué du travail dans la chambre de pression expansible 63, peut s'écou- ler par la conduite d'échappement 66.
Lors de la montée de la membrane 64, et par suite de l'augmen- tation de volume du' soufflet 68, du liquide est aspiré du réservoir 73 à travers le tube d'aspiration 70. La conduite de refoulement est alors fermée par la soupape à bille 74.
Un tel appareil de dosage convient en particulier pour le montage dans les systèmes de liquide sous pression dans lesquels il faut Introduire une quantité assez grande de liquide
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d'addition , le plus souvent une solution de produits chimiques déterminés, en fonction du débit de liquida en un point déterminé. Bien que dans ce cas une partie du liquide fournissant le travail est perdue dans le système de liquide sous pression,, cette perte n'est nullement en proportion avec les autres avantages offerts par l'appareillage de construction simple et économique, et d'un fonctionnement absolument sûr.
Lorsque c'est de l'eau qui circule dans le système de liquide sous pression, il est préférable dans la plupart des cas d'évacuer l'eau perdus
Si par contreil s'agit de produits chimiques ou d'autres liquides plus précieux; le lipide perd'.- @e @re recueilli sans grands frais e@ peut être remis dans le circuit du liquide sous pression sans difficultés à l'aide d'une pompeo Cela peut avoir lieu de manière continue ou périodique.,suivant les nécessités.
Les appareils de dosage suivant l'invention sont de construc- tion simple et pratique, ce qui d'une part assure un fonctionne- ment impeccable et la possibilité d'utilisation permanente,et d'autre part permet une fabrication économique.