Dans différents processus industriels, on doit injecter un produit sous un débit variable déterminé dans une enceinte sous pression. L'invention vise à fournir une installation comprenant une pompe conçue à cette fin, qui puisse être utilisée pour injecter, dans une trés grande plage de débit, des produits difficiles à distribuer du fait de leur haute viscosité ou de leur pouvoir abrasif ou corrosif, par exemple.
Ainsi, I'installation selon l'invention, bien que non destinée exclusivement à cet usage, convient notamment à l'injection d'un additif de combustion tel que l'oxyde de magnésium sous forme liquide, dans la conduite d'amenée du mazout d'un brûleur, ceci en vue de protéger la chaudière contre les méfaits des produits corrosifs contenus dans le mazout, et de protéger aussi l'environnement, en neutralisant les éléments agressifs mélangés aux fumées.
L'installation selon l'invention est caractérisée en ce que la pompe comporte un piston plongeur dont l'extrémité plonge dans une chambre intermédiaire remplie d'un liquide de transmission et qui est constituée à l'intérieur d'un tube métallique plissé déformable, dont les extrémités sont fixées, respectivement, à une pièce fixe et à un couvercle mobile, ce tube plissé étant logé dans une chambre de compression reliée à un réservoir, pour le produit à injecter, par un conduit d'aspiration muni d'un clapet d'aspiration et à l'enceinte dans laquelle le produit doit être injecté par un conduit de refoulement muni d'un clapet de refoulement.
Une forme d'exécution de l'installation objet de l'invention est décrite ci-après, à titre d'exemple, en regard du dessin annexé dans lequel:
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une pompe que comporte cette installation.
Les fig. 2 et 3 sont des vues d'un détail de cette pompe, à plus grande échelle, dans deux positions de fonctionnement différentes.
La fig. 4 est une vue partielle en coupe de la pompe, selon la ligne 4-4 de la fig. 1.
La fig. 5 est une vue générale schématique de l'installation.
L'installation représentée est destinée à l'injection en quantité déterminée d'un additif de combustion dans la conduite d'amenée de mazout, qui est sous pression, alimentant un brûleur de chaudière.
Comme visible à la fig. 5, elle comporte un réservoir 1, destiné à contenir le produit additif à distribuer, ce réservoir communiquant par une conduite 2 avec un tube d'étalonnage 3, relié luimême, par une conduite 4, aux clapets d'aspiration 5 des deux cylindres A et B, établis en parallèle, d'une pompe P. La pompe P comporte des clapets de refoulement 6 reliés par une conduite 7 à un injecteur 8 établi sur la conduite d'alimentation en mazout 9 d'un brûleur industriel non représenté.
La pompe P comporte deux cylindres identiques A et B d'axes parallèles, situés à la partie inférieure d'un carter commun C dans lequel est logé un arbre à cames 11, qui actionne des pistons plongeurs 16 et 20, établis dans chacun des deux cylindres (fig. 1, 4et5).
Le mécanisme de la pompe est le même pour les deux cylindres, il est décrit ci-après en relation avec le cylindre B, en se référant notamment aux fig. 1 et 4.
L'arbre à cames 1 1 porte une came 12 coopérant avec un galet 13, constitué par la bague extérieure d'un roulement à billes monté sur un axe transversal 15, établi à l'extrémité supérieure d'un piston plongeur 16, mobile dans un alésage 17 du carter C.
Un ressort hélicoïdal 18 pousse le piston 16, vers le haut, maintenant le galet 13 au contact de la came 12.
Le piston 16 comporte une partie inférieure 19 coulissant dans une douille 21 comportant une garniture d'étanchéité 22. Il est percé d'un conduit axial 23, dans lequel est logée une tige 24, présentant à sa partie supérieure une tête 25, sous laquelle est disposé un ressort de compression 26 et, à sa partie inférieure, une portée 27, sur laquelle est monté un bloc cylindrique 28, retenu
par des écrous 30 et qui contient un joint 29, assurant l'étanchéité entre la tige et le bloc (fig. 2).
Le bloc 28 est logé dans une chambre intermédiaire 32 constituée à l'intérieur d'un tube métallique déformable plissé 33, dont les extrémités supérieure et inférieure sont soudées respectivement à une bague fixe 34 et à un couvercle mobile 35.
Le ressort 26 tend à soulever la tige 24 dans le piston 16, en vue de maintenir élastiquement la face supérieure 36 du bloc 28 en appui contre la face d'extrémité 37 du piston, comme représenté à la fig. 3. Mais lorsque le piston 16 est ramené en position supérieure sous l'action du ressort 18, comme représenté à la fig. I, la face 36 du bloc 28 vient buter contre une face d'extrémité 38 de la douille 21 (fig. 2), ce qui limite le mouvement vers le haut de la tige 24, de sorte que cette face 36 du bloc 28 s'écarte légèrement de la face 37 du piston, laissant alors un intervalle libre 39 entre ces éléments.
Cet intervalle 39, qui n'apparait donc qu'en position supérieure du piston 16, assure alors une communication entre une chambre 41 du carter C et la chambre intermédiaire 32, par le conduit 23 du piston et des rainures radiales 42, creusées dans la 1face d'extrémité 38 de la douille.
La douille 21 et la bague 34 sont maintenues dans une partie d'extrémité de l'alésage 17 du carter par une bague 43 assemblée au carter par des vis 40.
Le cylindre B comprend une culasse 44, fixée sur l'extrémité inférieure du carter C par des boulons 45 et qui est creusée d'une chambre de compression 46, à l'intérieur de laquelle est logé le tube métallique plissé 33. Un ressort de compression 47 disposé entre le fond de cette chambre et le couvercle mobile 35 tend à maintenir le tube plissé 33 dans sa position comprimée, représentée à la fig. 1, une douille mobile 48, solidaire du couvercle 35, étant alors en appui contre l'extrémité de la douille 21, et la partie inférieure 49 du couvercle étant alors espacée d'une distance D du fond de la chambre de compression.
La culasse 44 comporte à sa partie supérieure un bossage
latéral 51, en forme générale de C, dont une branche inférieure 52
présente un siège 53, constitué par un joint annulaire communi
quant avec la chambre de compression 46, par un conduit de
refoulement 54. Une branche supérieure 55 du bossage présente
un siège identique 56, qui est établi sur une pièce de raccord 57,
montée dans une vis de rappel 58. La pièce 57 est soudée ou
raccordée de toute autre manière à la conduite de refoulement 7,
non représentée à la fig. 1.
Entre les deux sièges 53 et 56, qui sont rapprochés l'un de
l'autre au moyen de la vis 58, est monté le clapet de refoulement 6, qui comprend un boîtier amovible 59, dans lequel est
logée une soupape constituée, par exemple, par une bille 61. Le
boîtier 59 peut facilement être retiré du support, après desserrage
de la vis 58, en vue du nettoyage ou du remplacement du clapet.
A sa partie inférieure, la culasse 44 comporte un bossage
latéral 62, agencé de la même manière que le bossage 52, qui est
percé d'un conduit d'aspiration 63, communiquant avec la
chambre de compression 46 et sur lequel est monté, de manière
amovible, un boîtier 64 du clapet d'aspiration 5, constitué comme
le clapet de refoulement, le raccord d'entrée du boîtier étant
connecté à la conduite d'aspiration 4.
Le cylindre A de la pompe est agencé de la même manière que
le cylindre B qui vient d'être décrit, mais les deux cames 12 et 65
actionnant leur piston respectif sont décalées de 180 .
Le fonctionnement du cylindre décrit est le suivant: la
chambre 41 du carter C est remplie d'un liquide de transmission
tel que de l'huile, jusqu'à un niveau N déterminé par un bou
chon 66, de sorte que le conduit axial 23 du piston 16 et la
chambre intermédiaire 32 se remplissent également d'huile, alors
que le piston 16 est en position supérieure, l'intervalle 39 étant
alors ouvert. Le tube plissé 33 occupe alors sa position comprimée
représentée à la fig. 1, sous l'actionnement du ressort 47.
La chambre de compression 46 qui est alors à son volume
maximum, est remplie par l'additif liquide à distribuer qui lui parvient du réservoir I par le clapet d'aspiration 5 correspondant et le conduit d'aspiration 63.
Par suite de la rotation de la came 12, le piston 16 est amené à descendre et dès le début de sa course la communication entre le conduit 23 du piston et la chambre intermédiaire 32 se trouve interrompue, du fait que l'extrémité du piston 16 vient buter contre le bloc 28.
La descente du bloc 28 et de l'extrémité du piston dans la chambre intermédiaire a alors pour effet de comprimer l'huile enfermée dans le tube plissé 33, qui s'allonge et prend un plus grand volume sous l'action de cette pression intérieure. Ceci a pour effet de diminuer le volume de la chambre de compression 46 et de comprimer le produit qui la remplit, qui s'échappe alors par le clapet de refoulement correspondant.
La compression se produit sur un angle de rotation d'environ 225 de sorte que les phases de refoulement des deux cylindres A et B, dont les cames sont décalées de 180 , se chevauchent quelque peu.
Lorsque le piston 16 remonte, la chambre de compression 46 augmente de volume et se remplit à nouveau par le conduit d'aspiration 63. En fin de course, la chambre intermédiaire 32 communique à nouveau avec la chambre 41 du carter, de sorte qu'elle reste constamment remplie d'huile.
L'arbre à cames 11 de la pompe P est entrainé par un moteur électrique M, à courant continu, par l'intermédiaire d'un accouplement 67 et d'un réducteur 68 (fig. 5).
Un dispositif de commande électronique placé dans un coffret 69 permet de régler de manière continue la vitesse de rotation du moteur M, pour régler de manière correspondante le débit de la pompe P. Ce réglage de débit peut être télécommandé par potentiomètre ou tension pilote dans une très large plage, de 60 à 3000 cm3/heure par exemple, pour les deux cylindres.
La tension pilote sera par exemple déterminée en fonction du débit du mazout dans la conduite d'alimentation 9 du brûleur, pour obtenir une adjonction d'additif correspondante.
Le tube d'étalonnage 3 muni d'une échelle graduée permet de contrôler le débit effectif de la pompe, après fermeture momentanée d'une vanne 70 isolant le réservoir.
Des essais ont montré que l'installation décrite permettait l'injection sous une pression très élevée, pouvant atteindre jusqu'à 100 kg/cm2, des liquides à viscosité élevée ou chargés de particules abrasives tels que l'oxyde de magnésium sous forme liquide, couramment utilisé comme additif de combustion.
La mise en pression du produit distribué par l'intermédiaire de l'huile comprimée dans le tube métallique plissé assure un fonctionnement sans Åa-coup de la pompe. Ce tube plissé, en un métal résistant à la corrosion, ne subit que de faibles déformations, de sorte que la pompe peut fonctionner longtemps sans révision. Les clapets d'aspiration et de refoulement disposés en avant de la pompe sont très accessibles et faciles à remplacer.
L'installation décrite peut aussi être utilisée pour injecter d'autres produits dans une enceinte sous pression, notamment pour l'alimentation de vérins ou autre dispositif de levage, ou pour l'injection progressive de produits d'étanchéité par exemple.
In various industrial processes, a product must be injected at a determined variable flow rate into a pressure chamber. The invention aims to provide an installation comprising a pump designed for this purpose, which can be used to inject, in a very wide flow range, products that are difficult to dispense because of their high viscosity or their abrasive or corrosive power, for example.
Thus, the installation according to the invention, although not intended exclusively for this use, is suitable in particular for the injection of a combustion additive such as magnesium oxide in liquid form, into the fuel oil supply line. a burner, this in order to protect the boiler against the harmful effects of corrosive products contained in the fuel oil, and also to protect the environment, by neutralizing the aggressive elements mixed with the fumes.
The installation according to the invention is characterized in that the pump comprises a plunger piston whose end plunges into an intermediate chamber filled with a transmission liquid and which is formed inside a deformable pleated metal tube, the ends of which are fixed, respectively, to a fixed part and to a movable cover, this pleated tube being housed in a compression chamber connected to a reservoir, for the product to be injected, by a suction duct provided with a valve suction and to the enclosure into which the product is to be injected via a discharge pipe fitted with a discharge valve.
One embodiment of the installation which is the subject of the invention is described below, by way of example, with reference to the appended drawing in which:
Fig. 1 is a longitudinal section of a pump that this installation comprises.
Figs. 2 and 3 are views of a detail of this pump, on a larger scale, in two different operating positions.
Fig. 4 is a partial sectional view of the pump, taken along line 4-4 of FIG. 1.
Fig. 5 is a general schematic view of the installation.
The installation shown is intended for the injection of a determined quantity of a combustion additive into the fuel oil supply line, which is under pressure, supplying a boiler burner.
As visible in fig. 5, it comprises a reservoir 1, intended to contain the additive product to be dispensed, this reservoir communicating by a pipe 2 with a calibration tube 3, itself connected, by a pipe 4, to the suction valves 5 of the two cylinders A and B, established in parallel, of a pump P. The pump P comprises delivery valves 6 connected by a line 7 to an injector 8 established on the oil supply line 9 of an industrial burner, not shown.
The pump P comprises two identical cylinders A and B of parallel axes, located at the lower part of a common casing C in which is housed a camshaft 11, which actuates plungers 16 and 20, established in each of the two cylinders (fig. 1, 4 and 5).
The pump mechanism is the same for the two cylinders; it is described below in relation to cylinder B, with particular reference to FIGS. 1 and 4.
The camshaft 1 1 carries a cam 12 cooperating with a roller 13, consisting of the outer ring of a ball bearing mounted on a transverse axis 15, established at the upper end of a plunger 16, movable in a bore 17 of the housing C.
A helical spring 18 pushes the piston 16 upwards, keeping the roller 13 in contact with the cam 12.
The piston 16 has a lower part 19 sliding in a sleeve 21 comprising a sealing gasket 22. It is pierced with an axial duct 23, in which is housed a rod 24, having at its upper part a head 25, under which is disposed a compression spring 26 and, at its lower part, a bearing surface 27, on which is mounted a cylindrical block 28, retained
by nuts 30 and which contains a seal 29, ensuring the seal between the rod and the block (fig. 2).
The block 28 is housed in an intermediate chamber 32 formed inside a pleated deformable metal tube 33, the upper and lower ends of which are welded respectively to a fixed ring 34 and to a movable cover 35.
The spring 26 tends to lift the rod 24 in the piston 16, in order to elastically maintain the upper face 36 of the block 28 in abutment against the end face 37 of the piston, as shown in FIG. 3. But when the piston 16 is returned to the upper position under the action of the spring 18, as shown in FIG. I, the face 36 of the block 28 abuts against an end face 38 of the sleeve 21 (fig. 2), which limits the upward movement of the rod 24, so that this face 36 of the block 28 s 'slightly away from the face 37 of the piston, then leaving a free space 39 between these elements.
This gap 39, which therefore only appears in the upper position of the piston 16, then ensures communication between a chamber 41 of the casing C and the intermediate chamber 32, through the duct 23 of the piston and radial grooves 42, hollowed out in the 1 end face 38 of the socket.
The sleeve 21 and the ring 34 are held in an end portion of the bore 17 of the housing by a ring 43 assembled to the housing by screws 40.
The cylinder B comprises a cylinder head 44, fixed to the lower end of the housing C by bolts 45 and which is hollowed out by a compression chamber 46, inside which is housed the pleated metal tube 33. A spring of compression 47 disposed between the bottom of this chamber and the movable cover 35 tends to maintain the pleated tube 33 in its compressed position, shown in FIG. 1, a movable bush 48, integral with the cover 35, then resting against the end of the bush 21, and the lower part 49 of the cover then being spaced at a distance D from the bottom of the compression chamber.
The cylinder head 44 has at its upper part a boss
lateral 51, generally C-shaped, including a lower branch 52
has a seat 53, consisting of a communi annular seal
as for the compression chamber 46, by a duct of
discharge 54. An upper branch 55 of the boss has
an identical seat 56, which is established on a connecting piece 57,
mounted in a return screw 58. The part 57 is welded or
connected in any other way to the discharge line 7,
not shown in FIG. 1.
Between the two seats 53 and 56, which are close together one of
the other by means of the screw 58, is mounted the discharge valve 6, which comprises a removable housing 59, in which is
housed a valve constituted, for example, by a ball 61. The
housing 59 can easily be removed from the holder, after loosening
screw 58, for cleaning or replacing the valve.
At its lower part, the cylinder head 44 has a boss
side 62, arranged in the same way as the boss 52, which is
pierced with a suction duct 63, communicating with the
compression chamber 46 and on which is mounted, so
removable, a housing 64 of the suction valve 5, constituted as
the discharge valve, the inlet connection of the housing being
connected to the suction line 4.
The cylinder A of the pump is arranged in the same way as
the cylinder B which has just been described, but the two cams 12 and 65
actuating their respective piston are offset by 180.
The operation of the cylinder described is as follows:
chamber 41 of crankcase C is filled with transmission fluid
such as oil, up to a level N determined by a bou
chon 66, so that the axial duct 23 of the piston 16 and the
intermediate chamber 32 also fill with oil, so
that the piston 16 is in the upper position, the interval 39 being
then open. The pleated tube 33 then occupies its compressed position
shown in fig. 1, under the actuation of the spring 47.
The compression chamber 46 which is then at its volume
maximum, is filled with the liquid additive to be dispensed which reaches it from the reservoir I via the corresponding suction valve 5 and the suction duct 63.
As a result of the rotation of the cam 12, the piston 16 is brought down and from the start of its stroke the communication between the duct 23 of the piston and the intermediate chamber 32 is interrupted, because the end of the piston 16 comes up against block 28.
The descent of the block 28 and the end of the piston into the intermediate chamber then has the effect of compressing the oil locked in the pleated tube 33, which elongates and takes a greater volume under the action of this internal pressure. . This has the effect of reducing the volume of the compression chamber 46 and of compressing the product which fills it, which then escapes through the corresponding discharge valve.
The compression occurs at a rotation angle of about 225 so that the discharge phases of the two cylinders A and B, whose cams are offset by 180, overlap somewhat.
When the piston 16 rises, the compression chamber 46 increases in volume and fills again through the suction duct 63. At the end of the stroke, the intermediate chamber 32 again communicates with the chamber 41 of the casing, so that ' it remains constantly filled with oil.
The camshaft 11 of the pump P is driven by an electric motor M, direct current, by means of a coupling 67 and a reduction gear 68 (FIG. 5).
An electronic control device placed in a box 69 makes it possible to continuously adjust the speed of rotation of the motor M, in order to adjust the flow rate of the pump P in a corresponding manner. This flow rate setting can be remotely controlled by potentiometer or pilot voltage in a very wide range, from 60 to 3000 cm3 / hour for example, for the two cylinders.
The pilot voltage will for example be determined as a function of the flow rate of the fuel oil in the supply line 9 of the burner, in order to obtain a corresponding addition of additive.
The calibration tube 3 provided with a graduated scale makes it possible to check the effective flow rate of the pump, after momentary closing of a valve 70 isolating the reservoir.
Tests have shown that the installation described allows injection under a very high pressure, which can reach up to 100 kg / cm2, of liquids with high viscosity or those loaded with abrasive particles such as magnesium oxide in liquid form, commonly used as a combustion additive.
Pressurizing the product distributed through the oil compressed in the pleated metal tube ensures smooth operation of the pump. This pleated tube, made of corrosion resistant metal, undergoes only slight deformations, so that the pump can run for a long time without overhaul. The suction and discharge valves arranged in front of the pump are very accessible and easy to replace.
The installation described can also be used for injecting other products into a pressure chamber, in particular for supplying jacks or other lifting device, or for the progressive injection of sealing products, for example.