Appareil transformateur hydropneumatique
La présente invention a pour objet un appareil transformateur hydropneumatique destiné à répercuter l'évolution d'un ou plusieurs phénomènes, que l'on désire étudier ou utiliser comme guides, sur des moyens de lecture ou de commande suivant toute loi appropriée déterminée à l'avance. Un tel appareil peut par exemple être utilisé comme machine à calcul, ou comme mesureur, ou comme élément d'une commande automatique.
L'appareil transformateur hydropneumatique suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un vase primaire et un vase secondaire communiquant par leur partie inférieure, un volume déterminé de liquide dans lesdits vases formant un niveau primaire dans le vase primaire et un niveau secondaire dans le vase secondaire, une source de pression primaire agissant sur ledit niveau primaire, un tube relié à une source de pression de référence et plongé dans le niveau secondaire pour former des bulles, une enceinte gazeuse dans le vase secondaire audessus du niveau secondaire recevant et évacuant lesdites bulles et étant à une pression dite secondaire, et des moyens de lecture et/ou de commande associés audit niveau secondaire et/ou à ladite pression secondaire qui varient en réponse aux variations de la pression primaire et/ou de la pression de référence.
C'est par de telles variations de la pression primaire et/ou de la pression de référence que l'on traduit dans l'appareil l'évolution du ou des phénomènes que cet appareil doit indiquer ou transmettre.
Dans une forme d'exécution de Fappareil, le vase primaire est fermé et raccordé à la source de pression primaire, tandis que dans une autre forme d'exécution, un flotteur, plongé dans le niveau primaire, constitue ladite source de pression primaire.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention et des applications de cette forme d'exécution.
La fig. 1 est une vue schématique de ladite forme d'exécution de l'appareil suivant l'invention.
La fig. 2 est analogue à la fig. 1 et représente une variante de cet appareil.
La fig. 3 montre une application de l'appareil pour la lecture d'un débit liquide déversé.
La fig. 4 montre une application de l'appareil pour le nettoyage automatique d'un filtre tambour.
la fig. 5 montre une application de l'appareil pour le traitement d'un liquide par un produit avec un dosage automatique.
On se référera d'abord à la fig. 1. L'appareil transformateur hydropneumatique représenté se compose d'un vase primaire V2 et d'un vase secondaire
V2 qui communiquent l'un avec l'autre au moyen d'un conduit inférieur 10. Un volume déterminé de liquide L est contenu dans le système V1-10-V2 et forme un niveau primaire Nt dans le vase V2 et un niveau secondaire N dans le vase V2. Le liquide
L est tel que sa tension de vapeur soit négligeable, tel que de l'huile, du mercure ou autre.
Un tube 11 dont l'extrémité supérieure 12 est raccordée à une source de pression de référence P,.
(pouvant être la pression atmosphérique ou une autre pression fixe ou variable), a son extrémité inférieure 13 plongée dans le niveau secondaire N2 et située à la cote N,. Des bulles B sont élaborées par l'extrémité 13 du fait de la différence de pressions entre la pression P, et la pression en 14. Ces bulles
B parviennent dans l'enceinte gazeuse E qui est ménagée dans le vase secondaire V2 au-dessus du niveau N2. Un moyen de sortie 14 de faible débit tel qu'un orifice de fuite ou un aspirateur est raccordé à l'enceinte E pour évacuer ou aspirer le débit gazeux qui est introduit par les bulles B.
Le niveau primaire N1 est soumis à l'action d'une source de pression. primaire P2 dont les variations provoquent un transfert déterminé de liquide L entre les vases. Elles se répercutent donc sur le niveau secondaire N3 et sur la pression secondaire P de l'enceinte E suivant une fonction déterminée qui est liée à la forme des vases. V2 et V0 et à la pression de référence P,. La pression primaire P2 peut être développée par exemple au moyen d'un conduit 15 dans lequel règne la pression P2 et qui est raccordé au vase V1 (fig. 1) ou encore au moyen d'un flotteur 16 (fig. 5) plongé jusqu'au niveau N2 pour développer une pression équivalant à la pression Pi de la fig. 1.
Le niveau N2 et/ou la pression P2 constituent ainsi des éléments de mesure et/ou de commande sensibles aux variations de la pression P1 et/ou de la pression Pr. La pression P2 peut par exemple être envoyée dans une installation à commander au moyen d'un conduit 17 relié à l'enceinte E.
Du fait des bulles B qui s'échappent de l'extrémité 13, celle-ci est à la pression Pr et l'on a la rela tion P2 = P,.-h où h désigne la différence des niveaux No et Nr. Par ailleurs, du fait que les vases V2 et V2 communiquent, il existe une relation entre la pression P2 et les valeurs P. et h, qui, dans le cas où les vases V2 et V0 sont cylindriques verticaux et de même section, est P2 = P. + h + ho où ho dépend du remplissage initial.
Dans un cas particulier, la pression P,. peut être la pression atmosphérique, auquel cas P3 est une dépression de valeur absolue égale à Pt et à la hauteur h t ho
En vue d'obtenir divers effets, les sections des vases V2 et V, peuvent être différentes et la forme d'un des vases ou des deux vases peut être prévue autre que cylindrique (fig. 2). Par exemple, si le vase V2 est un paraboloide et le vase V2 un cylindre, le volume de liquide L transporté d'un vase à l'autre par le jeu des pressions implique une fonction exponentielle dans les relations de l'appareil.
Ou bien (fig. 2), il peut être prévu deux ou plusieurs vases Vl, par exemple V2 et V'2 avec des pressions P2 et P'1, dont les effets s'ajoutent sur la hauteur h et sur la pression secondaire P2. On pourrait aussi prévoir deux ou plusieurs vases secondaires.
Le vase V2 peut avoir un raccordement au vase V, muni d'un diaphragme c'est-à-dire un étranglement, de section D, ce qui introduit un déphasage dans le temps de l'effet produit par la pression P1.
On peut s'arranger pour que la pression P1 soit égale à - P'1. On fait ainsi apparaître dans le système une fonction de la dérivée de la pression par rapport au temps, soit dP/dt. Ceci présente de l'intérêt notamment pour le réglage des niveaux par une surveillance de la tendance du niveau à monter ou à descendre plutôt que de sa cote absolue.
D'une manière générale, l'agencement à vases primaire V2 et secondaire V2 communiquants, permet d'opérer de nombreuses transformations suivant telle loi voulue soit en vue du calcul, soit en vue d'une lecture, soit en vue d'une commande automatique.
On se référera à la fig. 3 qui montre un exemple d'application de l'appareil à la lecture d'un débit liquide déversé. On voit en 18 un déversoir sur lequel passe un débit liquide 19 que l'on désire mesurer. A cet effet, on raccorde le conduit 15 à un conduit 20 qui plonge dans le niveau 21 du liquide déversé sous une hauteur P2 et qui est alimenté en air sous pression par un compresseur. Celui-ci peut être formé par le refoulement de l'aspirateur 14. La pression primaire Pl du vase V2 varie ainsi comme le niveau 21 du liquide déversé. Par ailleurs, le débit déversé 19 varie, ainsi qu'il est bien connu des hydrauliciens, comme la pression P, élevée à la puissance trois-demi.
Le vase primaire V2 est conformé en prisme horizontal à génératrice parabolique de sorte que le volume de liquide L refoulé du vase V2 par la pression P, varie comme cette pression élevée à la puissance trois-demi, tandis que le vase secondaire V2 est prévu cylindrique. De ce fait, le niveau N2 varie proportionnelleement au débit déversé en 19.
Le vase V3 reçoit une graduation G permettant une lecture directe du débit. I1 a une faible section en sorte que le niveau NS varie fortement pour une faible variation du débit déversé et qu'ainsi cette leo ture soit précise. On notera que le tube 1 1 est ouvert à l'air libre, la pression de référence Pr étant la pression atmosphérique.
On se référera à la fig. 4 qui montre un exemple d'application de l'appareil au nettoyage automatique d'un filtre-tambour 22 placé entre deux capacités liquides à niveau 23 et niveau 24. Le conduit 15 est raccordé à un conduit 25 qui plonge dans le niveau 23 sous la hauteur P2 et qui est alimenté en air sous pression par un compresseur 26. Le conduit 1 1 est raccordé à un conduit 27 qui plonge dans le niveau 24 sous la hauteur Pr et qui est alimenté en air sous pression par un compresseur 28.
Le liquide L est du mercure et un contact électrique 29 permet, lorsque le niveau N2 est suffisamment élevé, de déclencher le nettoyage du filtre 22 par entrai- nement en rotation de celui-ci par un moteur 30 et lavage par des jets d'eau 31 grâce à l'ouverture d'une électrovanne 32. Lorsque le filtre 22 devient encrassé, la différence des niveaux 23 et 24 s'accentue, ce qui provoque la montée du niveau secondaire N3 et le déclenchement automatique du système de nettoyage du filtre 22.
On notera que, dans l'application dé la fig. 4, le refoulement de l'aspirateur 14 est branché sur le conduit 11 afin que les débits des bulles tant en V2 qu'en 24 soient exactement définis. Si la pression en
11 est conservée supérieure à la pression atmosphérique, on pourrait, en variante, supprimer l'aspirateur 14 et le remplacer par un simple orifice de fuite de débit inférieur à celui du compresseur 28.
On se référera maintenant à la fig. 5 qui montre un exemple d'application de l'appareil au traite ment automatique d'un liquide 33 par un produit, par exemple du chlore gazeux. Un élément sensible 34 est plongé dans le liquide 33 et, si la teneur de celui-ci en chlore devient insuffisante, actionne un régulateur 35. Ce régulateur provoque une rotation limitée d'un moteur 36 qui enfonce le flotteur 16 dans le niveau N1. Le conduit 17 à la pression secondaire P9 est raccordé à la cloche d'un gazomètre 37 dont les déplacements provoquent l'ouverture ou la fermeture d'un obturateur 38 interposé entre une bouteille de chlore 39 et une chambre de détendeur 40. La cloche 37 est liée à une membrane 41 de la chambre 40. Un conduit 42, muni d'un diaphragme 43, est raccordé à la chambre 40 et plonge dans le liquide à traiter 33.
Cette installation permet de maintenir sensiblement constante la teneur en chlore du liquide 33. Le moteur 36 pourrait être remplacé par un compresseur électrique à impulsions alimentant un vase Vt tel que celui de la fig. 1.
Bien entendu, on peut imaginer d'autres formes d'exécution que celle décrite et représentée par exemple, le vase primaire pourrait être prévu avec un effet très réduit, notamment avoir une très petite section. De même, deux ou plusieurs appareils transi formateurs tels que décrits pourraient être associés avec un montage provoquant des additions ou des soustractions de pressions, par exemple la pression P9 d'un appareil peut être reportée dans un autre appareil en tant que pression P1 ou Pr, etc., il va de soi que de tels appareils permettent de provoquer tous mouvements, réglages, écoulements dans toutes installations sensibles à des pressions, dépressions et niveaux, par exemple, des pistons, membranes, cloches mobiles, ou encore des siphons partialisés, etc.