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"Perfectionnements aux doseura de liquides" @
La présente invention a pour objet des perfectionne- cents aux dispositifs doseurs de liquides, c'est-à-dire aux dispositifs destinés à introduire des quantités ou un débit détermines d'un liquide dans une enceinte, notamment une enceinte de réaction de l'industrie chimique, d'un. installa- tion nucléaire, etc*** D'une façon générale, les dispositifs doseurs de ce genre sont constitués par un piston entraîné par une
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commande quelconque, notamment du type bielle-manivalle ou came. Pour faire varier le débit du liquide dosé, on peut modifier la vitesse du moteur entraînant la commande du piston.
Mais le plus souvent on préfère,, au moyen d'organes mécaniques appropriés, faire varier la course du piston,% On obtient ainai à volonté le réglage des volumes dosés.
Le piston peut agir directement aur le liquide à doser. Mais souvent, notamment/lorsque le liquide dosé est un produit corrosif, radioactif ou dangereux;, on évite qu'il soit en contact avec le piston et l'on transmet les mouvements du piston à une membrane déformable, laquelle est seule en contact avec le liquide à doser,
celui-ci se trouvant véhiculé en dehors de la partie mécanique du dispo- sitif doseur*
L'invention concerne les dispositifs de ce type à piston plongeur avec ou sans membrane intermédiaire et vise des perfectionnements à leur commande*
Ces perfectionnements consistent essentiellement à assurer lesmouvements du piston plongeur au moyen d'une commande hydraulique asservie à un dispositif électronique déterminant la course et la fréquence des battements du piéton*
Suivant un mode de mise en oeuvre particulier, la commande du piston plongeur est assurée par un vérin, lui-même commandé par un distributeur actionné par un relais hydraulique soumis à l'action d'un dispositif électronique du type "base de temps".
Ce dispositif électronique est conjugué avec un contact actionné par les mouvements du piston-plongeur*
Un tel agencement permet un réglage très précis du dosage à la fois par la course du piston et la fréquence des battements de celui-ci* Un tel réglage peut être asservi
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à une valeur quelconque dès l'instant que celle-ci peut être traduite électriquement, telle que pression, température, pH, etc..., ce qui permet de rendre le dosage automatique. Il se prête aussi à la réalisation d'un programme prédéterminé transmis par le dispositif électronique.
L'invention, ses particularités et avantagea seront plus amplement décrits en référence aux dessins annexés qui montrent un mode de réalisation d'un dispositif de dosage.
La figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif on coupe longitudinale.
La figure 2 représente le schéma de la partie hydraulique.
La figure 3 est le schéma de la partie électro- nique.
Le dispositif doseur représenté comprend essen- tiellement un piston-plongeur 1 coulissant dans le corps 2. Le piston 1 pourrait agir directement sur de liquide à doser. Mais dans de nombreuses réalisations, il est plus avantageux de relier le corps 2 à une capacité 3 à membrane souple constituant la paroi commune de la capacité 3 et de la capacité doseuse proprement dite 5 pourvue de clapets 6 et 7 d'aspiration et de refoulement du liquide à doser.
La liaison du corps 2 et de la capacité 3 est assurée par une tuyauterie 8, le volume compris dans 2, 3 et 8 étant garni de liquide. La tuyauterie 8 peut être aussi longue qu'on le désire. On peut ainsi séparer l'organe doseur 5 des dispositifs de commande, en reportant ceux-ci à tella distance voulue de l'organe de dosage. C'est ainsi not8.IM.1ent que ceux-ci et la commande peuvent être séparés par une ou plusieurs parois de protection, disposition trouvant son appli. cation en particulier dans les installations qui mettent en
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oeuvre des liquides dangereux, dans les installation nucléaires en particulier.
La commande du piston plongeur est assurée par un ensemble hydraulique. Les mouvements du piston sont commandés par un ,vérin 10, recevant le liquide sous pression par 1' intermédiaire d'un distributeur 11. Celui-ci est commandé car un relais hydraulique 12,, lui-même commandé par un dispositif électronique 13, lui imposant une base de temps déterminant la fréquence des battements. Ce dispositif 13 est conjuré avec le contact 14 réglable. actionné par le vérin 10.
Le piston et le vérin peuvent être coupés en un seul organe, le piston 1 étant constitué par la tige 17 du vérin, les deux corps 2 et 10 étant réunis en un seul ou accolés.
Le vérin 10 est du type différentiel; par exemple, dans la disposition représentée, le piston 15 est pourvu de deux tiges 16 et 17 de diamètres différents. La tige 17 est solidaire du piston plongeur 1 par la tige 9. C'est l'extrémité 18 de la tige 17 qui a ctionne le contact 14. Celui-ci est porté par un support 19 mobile longitudinalement au moyen d'une vis 20 manoeuvrée par une manivelle 21.
L'admission et le refoulement du liquide dans le vérin sont assurés par le distributeur 11 qui lui, est relié par les tuyauteries 22-23.
Le liquide sous pression est fourni par la pompe 24, de préférence du type à débit constant, qui refoule dans la tuyauterie 25. La bâche 26 est reliée au distributeur par la tuyauterie 27.
Le relais hydraulique 12 est relié, d'une part, au refoulement de la pompe 24 par la tuyauterie 28, d'autre part à la bâche 26 par la tuyauterie 29. Ce relaie commande
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le distributeur 11 par déclenchement d'un dispositif électrique, électro...aimant par exemple, actionné par le dispositif électro- nique 13.
Lorsque, par le jeu du distributeur 11, le piston 15 du vérin 10 est poussé vers la droite, il entraîne le piston plongeur 1, lequel comprime le liquide des capacités 2 et 3, repoussant la membrane souple 4 et provoquant le refoulement par le clapet 7, du liquide contenu dans 5. lorsque la tige 17 atteint le contact 14, celui-ci se ferme, ce qui ferme le circuit du relais 12, lequel agit sur le distributeur 11 de façon à mettre le vérin en communication avec,la bâche par 23 et 27. Le vérin se déplace vers la gauche, entraînant le piston 1: c'est la phase d'aspiration dans 5, par le clapet 6, d'une nouvelle quantité de liquide.
Ceci jusqu'à ce que le piston 15 soit parvenu à l'extrémité de sa course;
C'est alors qu'intervient le dispositif électronique 13 pour fixer une base de temps réglable, après lequel le relais 12 sera actionné à nouveau pour entraîner le distributeur 11 et produire.un nouveau cycle de refoulement-aspiration du liquide dosé,
Le débit de liquide dosé est ainsi réglable à la fois par la course du piston-plongeur 1, déterminée par la position du contact 14, et par la fréquence des battements, résultant du temps imposé par le dispositif électronique 13.Ces deux variables sont aisément réglables* Ce réglage se fait par des mécanismes indépendants des puissances mises en oeuvre ou des volumes dosés.
Le circuit hydraulique est représenté avec plus de détails sur la figure 2. Dans ce schéma le distributeur 11 et le relais 12 ont été associés en un même ensemble compact.
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Sur le refoulement 23 de la pompe est prévue une croix 30 d'où partent trois dérivations;l'une 28 alimentant le relais 12 avec étrangleur 31; l'autre 32 vers le distributeur 11 avec limiteur 33 réglant la vitesse de retour du vérin 10 et sur laquelle est branchée la tuyauterie 22 d'alimentation du vérin; la troisième 34 raccordée au retour à la bâche avec limiteur de sécurité 35. La tuyauterie 22 porte en 36 un étrangleur réglant la vitesse d'aspiration du vérin 10. La tuyauterie 23 assurant le refoulement du vérin 10 vers le distributeur 11, est également pourvue d'un étrangleur 37 réglant la vitesse de refoulement.
L'ensemble il-12 apparaît ainsi connue la combinaison du distributeur et de sa commande. Le distributeur est pratique- ment un robinet à trais voies de type quelconque, à tiroir, boisseau ou autre. La manoeuvre de ce robinet est assurée par le relais pilote hydraulique 12, temporisé par le dispositif 13.
La temporisation peut être assurée de multiples manières: contacts tournante entraînés par moteur synchrone, dispositif thermique, etc.* L'une des difficultés rencontrées dans l'utilisation de ces moyens réside dans la réalisation des contacts électriques capables d'assurer les plusieurs mil- lions de manoeuvres que ce matériel doit assurer. On remédie à cette difficulté en assurant la mise sous tension du solénoide du relais 12 par un dispositif électronique. De la sorte le @ ' contact 14 ne commande plus directement le relaie 12, mais simple- ment le micro-courant de grille d'un tube électronique du type usuel dit "thyratron". De ce fait, le contact 14 ne subit aucune fatigue.
Le dispositif électronique 13 comporte une "base de temps" électronique de type classique, par exemple un intégra- teur Miller, dans lequel la variation de fréquence est obtenue par variation de la tension grille-anode.
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La figura 3 est un exemple de schéma électrique permettant de réaliser la temporisation ci-dessus décrite.
Il comprend! en A une alimentation électrique stabilisée; en B la base de temps; en C un redresseur à thyratron.
La partie A assure une tension de 250 volts stabilisée à + 0,4% pour des variations de tension de ¯ 10% du secteur 39, sous une intensité de 20 milliampères.
C'est cette tension stabilisée qui alimente la base de temps B, laquelle est déclenchée par le contact 14.
Dans celle-ci, la fréquence est déterminée en faisant varier la tension de charge de la capacité grille-anode* L' amplificateur différentiel 40 assure le basculement de la base de temps pour une amplitude préréglée de la dent de scie anodique* Ainsi l'influence du vieillissement du tube 40 se trouve pratiquement éliminée. Le signal produit par la déchar. ge brusque de la capacité grille-anode est envoyé sur la grille d'une bascule bistable 41.
Le redresseur C est à thyratrons, recevant les impulsions de la base de temps B. Sous ces imputons, le redresseur 0 actionne 1'électrovanne du relais 12, ce qui met en mouvement le distributeur et ferme le contact 14 qui produit l'extinction des thyratrons et, par suite, le retour du piston à sa position de départ* Il y reste en attendant la signal suivant qui ouvre un nouveau cycle de commande.
Il est à remarquer que l'on a déjà proposé de régler par un dispositif électronique la fréquence de mouve- ment des pistons doseursMaia dans les solutions antérieures le réglage est assuré électroniquement par variation de la vitesse du moteur actionnant le piston.
Un tel agencement néces- site un équipement électronique de puissance proportionnelle à celle du moteur, celui-ci étant alimenté par le dispositif
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électronique, Selon l'invention, au contraire, la puissance des thyratrons est limitée à l'excitation d'un électro- aimant et reste dans la gamme des petits tubes de faible puissance et peu onéreux, quelle que soit la puissance de l'installation*
Avec les perfectionnements suivant l'invention, l'installation de dosage peut être réalisée à l'aide d' éléments courants de transmissions hydrauliques (pompes, vérins, tiroirs) avec les avantages de robustesse, de fonc. tionnement silencieux et de puissance massique élevée de celle-ci.
Elle comporte un équipement électronique du type standard de faible puissance, indépendant des pressions et débit mis en jeu.
L'équipement décrit permet d'asservir le dosage à une variable quelconque pouvant se traduire électriquement.
Il se prêtre à la réalisation du dosage suivant un programme prédéterminé.
Si dans la description qui précède, on a prévu la commande hydraulique et électronique d'un seul piston plongeur, cet agencement n'est pas limitatif. Une commande unique, telle que celle définie ci-dessus, peut commander plusieurs pistons doseurs d'une même installation plus ou moins complexe*
Bien entendu, la description qui précède n'a aucun caractère limitatif, étant entendu que toute commande à la fois hydraulique et à déclenchement électronique rentre dans le cadre du présent brevet.
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"Improvements to the doseura of liquids" @
The present invention relates to improvements to liquid metering devices, that is to say to devices intended to introduce determined quantities or a flow rate of a liquid into a chamber, in particular a reaction chamber of the. chemical industry, a. nuclear installation, etc *** In general, metering devices of this type consist of a piston driven by a
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any control, in particular of the connecting rod-crank or cam type. To vary the flow rate of the dosed liquid, it is possible to modify the speed of the motor driving the piston control.
But most often it is preferred, by means of suitable mechanical devices, to vary the stroke of the piston,% This is how the adjustment of the metered volumes is obtained at will.
The piston can act directly on the liquid to be dosed. But often, especially / when the dosed liquid is a corrosive, radioactive or dangerous product, it is avoided that it is in contact with the piston and the movements of the piston are transmitted to a deformable membrane, which alone is in contact with the liquid to be dosed,
this being conveyed outside the mechanical part of the metering device *
The invention relates to devices of this type with a plunger piston with or without an intermediate diaphragm and is aimed at improvements to their control *
These improvements consist essentially in ensuring the movements of the plunger by means of a hydraulic control slaved to an electronic device determining the stroke and the frequency of the beats of the pedestrian *
According to a particular embodiment, the control of the plunger piston is provided by a jack, itself controlled by a distributor actuated by a hydraulic relay subjected to the action of an electronic device of the "time base" type.
This electronic device is combined with a contact actuated by the movements of the plunger *
Such an arrangement allows a very precise adjustment of the dosage both by the stroke of the piston and the frequency of the beats of the latter * Such an adjustment can be controlled
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to any value as soon as it can be translated electrically, such as pressure, temperature, pH, etc., which makes it possible to make the dosage automatic. It also lends itself to the realization of a predetermined program transmitted by the electronic device.
The invention, its particularities and advantages will be more fully described with reference to the appended drawings which show an embodiment of a metering device.
Figure 1 is an overall view of the device in longitudinal section.
Figure 2 shows the diagram of the hydraulic part.
Figure 3 is the diagram of the electronic part.
The metering device shown essentially comprises a plunger 1 sliding in the body 2. The piston 1 could act directly on the liquid to be metered. But in many embodiments, it is more advantageous to connect the body 2 to a capacity 3 with a flexible membrane constituting the common wall of the capacity 3 and the actual metering capacity 5 provided with valves 6 and 7 for suction and delivery. of the liquid to be dosed.
The connection of the body 2 and of the capacity 3 is provided by a pipe 8, the volume included in 2, 3 and 8 being filled with liquid. The piping 8 can be as long as desired. It is thus possible to separate the metering member 5 from the control devices, by transferring the latter to the desired distance from the metering member. It is thus not8.IM.1ent that these and the control can be separated by one or more protective walls, provision finding its application. cation, in particular in installations which
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working with dangerous liquids, in nuclear installations in particular.
The plunger piston is controlled by a hydraulic assembly. The movements of the piston are controlled by a cylinder 10, receiving the pressurized liquid through a distributor 11. This is controlled because a hydraulic relay 12 ,, itself controlled by an electronic device 13, it imposing a time base determining the frequency of the beats. This device 13 is combined with the adjustable contact 14. actuated by cylinder 10.
The piston and the cylinder can be cut into a single member, the piston 1 being constituted by the rod 17 of the cylinder, the two bodies 2 and 10 being united in one or joined together.
The jack 10 is of the differential type; for example, in the arrangement shown, the piston 15 is provided with two rods 16 and 17 of different diameters. The rod 17 is secured to the plunger 1 by the rod 9. It is the end 18 of the rod 17 which actuates the contact 14. The latter is carried by a support 19 movable longitudinally by means of a screw 20 operated by a crank 21.
The admission and discharge of the liquid in the cylinder are provided by the distributor 11 which is connected to it by the pipes 22-23.
The pressurized liquid is supplied by the pump 24, preferably of the constant flow type, which delivers into the pipe 25. The tank 26 is connected to the distributor by the pipe 27.
The hydraulic relay 12 is connected, on the one hand, to the discharge of the pump 24 by the pipe 28, on the other hand to the tank 26 by the pipe 29. This control relay
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the distributor 11 by triggering an electrical device, electromagnet ... for example, actuated by the electronic device 13.
When, by the play of the distributor 11, the piston 15 of the cylinder 10 is pushed to the right, it drives the plunger piston 1, which compresses the liquid of the capacities 2 and 3, pushing back the flexible membrane 4 and causing the discharge through the valve 7, of the liquid contained in 5.when the rod 17 reaches the contact 14, the latter closes, which closes the circuit of the relay 12, which acts on the distributor 11 so as to put the cylinder in communication with the tank by 23 and 27. The cylinder moves to the left, driving piston 1: this is the suction phase in 5, through valve 6, of a new quantity of liquid.
This until the piston 15 has reached the end of its stroke;
It is then that the electronic device 13 intervenes to set an adjustable time base, after which the relay 12 will be actuated again to drive the distributor 11 and produce a new cycle of delivery-suction of the dosed liquid,
The dosed liquid flow rate is thus adjustable both by the stroke of the plunger 1, determined by the position of the contact 14, and by the frequency of the beats, resulting from the time imposed by the electronic device 13. These two variables are easily adjustable * This adjustment is made by mechanisms independent of the powers used or the dosed volumes.
The hydraulic circuit is shown in more detail in FIG. 2. In this diagram, the distributor 11 and the relay 12 have been associated in the same compact assembly.
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On the discharge 23 of the pump is provided a cross 30 from which three branches leave: one 28 supplying the relay 12 with throttle 31; the other 32 to the distributor 11 with limiter 33 regulating the return speed of the cylinder 10 and to which the pipe 22 for supplying the cylinder is connected; the third 34 connected to the return to the tank with safety limiter 35. The pipe 22 carries a throttle at 36 regulating the suction speed of the cylinder 10. The pipe 23 ensuring the delivery from the cylinder 10 to the distributor 11 is also provided with a throttle 37 regulating the delivery speed.
The assembly 11-12 thus appears known the combination of the dispenser and its control. The distributor is practically a three-way valve of any type, spool, plug or otherwise. This valve is operated by the hydraulic pilot relay 12, timed by the device 13.
The time delay can be ensured in many ways: rotating contacts driven by a synchronous motor, thermal device, etc. * One of the difficulties encountered in the use of these means lies in the production of electrical contacts capable of ensuring the several mil- lions of maneuvers that this material must ensure. This difficulty is remedied by energizing the solenoid of relay 12 by an electronic device. In this way, contact 14 no longer directly controls relay 12, but simply the grid microcurrent of an electron tube of the usual type called "thyratron". Therefore, the contact 14 is not subjected to any fatigue.
The electronic device 13 comprises an electronic "time base" of conventional type, for example a Miller integrator, in which the frequency variation is obtained by variation of the gate-anode voltage.
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Figure 3 is an example of an electrical diagram making it possible to achieve the time delay described above.
He understands! in A a stabilized power supply; in B the time base; in C a thyratron rectifier.
Part A provides a voltage of 250 volts stabilized at + 0.4% for voltage variations of ¯ 10% of the sector 39, under an intensity of 20 milliamperes.
It is this stabilized voltage which supplies the time base B, which is triggered by contact 14.
In this, the frequency is determined by varying the charging voltage of the gate-anode capacitor * The differential amplifier 40 ensures the switching of the time base for a preset amplitude of the anode sawtooth * Thus the influence of the aging of the tube 40 is practically eliminated. The signal produced by the discharge. The sudden ge of the gate-anode capacitor is sent to the gate of a flip-flop 41.
The rectifier C is thyratron, receiving the pulses from the time base B. Under these imputons, the rectifier 0 actuates the solenoid valve of the relay 12, which sets the distributor in motion and closes the contact 14 which produces the extinction of the thyratrons and, consequently, the return of the piston to its starting position * It remains there while waiting for the next signal which opens a new control cycle.
It should be noted that it has already been proposed to adjust the frequency of movement of the metering pistons by an electronic device. Maia in the prior solutions, the adjustment is provided electronically by varying the speed of the motor actuating the piston.
Such an arrangement requires electronic equipment with a power proportional to that of the motor, the latter being powered by the device.
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electronics, According to the invention, on the contrary, the power of the thyratrons is limited to the excitation of an electromagnet and remains in the range of small, low-power and inexpensive tubes, whatever the power of the installation. *
With the improvements according to the invention, the metering installation can be achieved using common hydraulic transmission elements (pumps, jacks, spools) with the advantages of robustness, of func. silent operation and high power density thereof.
It comprises electronic equipment of the standard type of low power, independent of the pressures and flow rates involved.
The equipment described makes it possible to control the dosage to any variable which can be translated electrically.
He is ready to carry out the dosage according to a predetermined program.
If in the foregoing description, provision has been made for the hydraulic and electronic control of a single plunger piston, this arrangement is not limiting. A single control, such as the one defined above, can control several dosing pistons of the same more or less complex installation *
Of course, the above description is in no way limiting, it being understood that any control which is both hydraulic and electronically triggered comes within the scope of the present patent.