EP0225416B1 - Dispositif pneumatique à fonctionnement discontinu pour pomper des liquides chargés - Google Patents

Dispositif pneumatique à fonctionnement discontinu pour pomper des liquides chargés Download PDF

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EP0225416B1
EP0225416B1 EP85402197A EP85402197A EP0225416B1 EP 0225416 B1 EP0225416 B1 EP 0225416B1 EP 85402197 A EP85402197 A EP 85402197A EP 85402197 A EP85402197 A EP 85402197A EP 0225416 B1 EP0225416 B1 EP 0225416B1
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EP
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valve
pumping chamber
port
downstream
pneumatic device
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EP85402197A
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EP0225416A1 (fr
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Jean-François Ranson
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Original Assignee
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F1/00—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
    • F04F1/06—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped
    • F04F1/14—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped adapted to pump specific liquids, e.g. corrosive or hot liquids

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic device, operating discontinuously, for pumping charged liquids.
  • the invention more particularly relates to a pumping device, operating discontinuously and with compressed air, and making it possible to convey charged liquids, possibly viscous, abrasive or corrosive, such as pulp or sludge of high density having significant abrasion power.
  • sludge pumps all include at least one piston or at least one member driven in rotation by an electric motor.
  • a lubrication installation is generally provided to reduce the friction of the mobile member (s) which generate significant overheating.
  • the moving parts of these pumps wear out very quickly, due to abrasion phenomena.
  • a pneumatic device for supplying bulk materials comprising two identical supply containers articulated in a pendulum arrangement at the two ends of an oscillating beam, so that the containers are moved, alternately and in opposition, from a high position, in which they are filled with a material to be conveyed, to a low position, in which the load of materials is discharged from the containers.
  • Each container comprises a tubular body inside which a filtration cartridge, retaining the dust and letting the air pass, delimits a longitudinal chamber in the upstream and downstream ends of which open respectively an inlet orifice and an outlet orifice. , which can be closed off respectively by an inlet flap valve and an outlet flap valve.
  • two lateral pipes one of which, upstream, is a suction pipe connected by a valve to a source of vacuum, and the other of which, downstream, is a pressurization pipe connected by another valve to a source of compressed air, open into the annular chamber delimited between the filter cartridge and the tubular body of the container.
  • the inlet valve opens and the longitudinal chamber in the filter cartridge is filled, by suction, with bulk material which is brought to the inlet via a flexible pipe.
  • the filter cartridge isolates the suction pipe from the materials sucked into the chamber internal to the cartridge.
  • the corresponding container descends to the low position and the connection between the suction pipe and the vacuum source is cut.
  • the connection between the pressurization tubing and the source of compressed air is established, and pressurized air is thus injected into the tubular body.
  • the inlet valve is closed and the outlet valve is open, and the material charge contained in the chamber internal to the filter cartridge is driven out of the tubular body by the outlet orifice and discharged by a flexible pipe of evacuation.
  • this device because of the sequence operating cycle, like an airlock, which requires filling by suction and emptying by pressurization, this device must include two swinging valves necessary to delimit the chamber of the airlock, and the discharge pipe , downstream of the outlet valve, is never completely emptied.
  • this device is designed to convey bulk products, but in no case loaded liquids or sludge, because it comprises an essential element for its operation, namely the filter cartridge, isolating the pipes from suction and pressurization of the materials conveyed and which would be very quickly clogged by sludge or other charges in the transported liquids, after several operating cycles.
  • another object of the invention is to provide a pumping device for charged liquids which is, by design, explosion-proof (without electric motor), perfectly sealed (without cable gland or seal), constant performance (without an organ such as a membrane whose mechanical characteristics deteriorate over time), and with low energy consumption.
  • Yet another object of the invention is to provide a pumping device for charged liquids which is compact, easy to transport and install, and very economical to purchase and maintain.
  • Yet another object of the invention is to provide a pumping device resistant to abrasion, capable of conveying heterogeneous sludge containing solids whose size can be relatively large, and which is submersible.
  • this device is characterized in that it further comprises a single flap valve, mounted on a fixed support inside the internal chamber, between the inlet port and the pressurization orifice, and cooperating with a seat internal to the body, surrounding an orifice for the passage of the charged liquid, and delimiting, between it and the outlet orifice, a portion of the internal chamber which constitutes a pumping chamber, the pivoting flap valve of a leaves towards the outlet orifice, in the filling position of the pumping chamber, in the absence of injection of compressed gas by the pressurization orifice and under the pressure of the charged liquid tending to enter the pumping chamber by the passage orifice, and on the other hand, in the opposite direction, towards the seat against which the valve is applied in leaktight manner, in the closed position upstream and of the drained position downstream of the pumping chamber, under the effect of an injection through the pressurization orifice, compressed gas which drives the volume of charged liquid contained in the pumping chamber out of the latter through the outlet orifice, the lowest
  • the pumping device according to the invention is therefore of a very simple structure, since it comprises only one movable part, which is a flapper valve of an easy embodiment. In addition, it ensures total evacuation of the volume of charged liquid contained in the pumping chamber and in a discharge pipe which is connected to the body, at the outlet orifice, in order to transport any charged liquid. , dense and / or viscous, or a mud, up to the open air or in a container put in the open air. In addition, the device according to the invention is of a structure such that after an operation stop, it can be put back into operation without fear of clogging of the tubular body or of the discharge pipe.
  • the tubular body is constituted by the end-to-end mounting of two cylindrical ferrules (or sections of tube), assembled by the joining of two flanges of their adjacent ends, between which is held the valve support , in which the passage orifice is formed, the periphery of which, on the side of the outlet orifice, forms the seat of the valve, a single compressed gas injection pipe opening out through a single pressurization orifice in the upper part of the pumping chamber, delimited in the downstream ferrule (or section of tube).
  • ferrules or sections of tube which each have, at each of its two axial ends, a securing flange, the upstream flange of the upstream ferrule and the downstream flange the downstream shell being intended for example, for connection of the tubular body respectively to a supply pipe for the pumping device with charged liquids and to a delivery pipe for the charged liquid, outside the device.
  • the pumping chamber is delimited in the tubular body consisting of an upstream part in the form of a cylindrical shell, in which a single injection pipe opens out by a single pressurization orifice, and which extends towards downstream by a convergent substantially in the form of a truncated cone offset downward.
  • the upstream end of the cylindrical shell of the body has a flange for securing to a flange of the downstream end of a filling tube which opens into the cylindrical shell by delimiting the inlet opening in the body, and the flapper valve is supported by the downstream flange of the filling pipe, while the downstream end of the convergent is extended downstream by a delivery pipe having means for connection to a delivery pipe.
  • the orifice for venting the pumping chamber necessary to facilitate filling of the latter, can be simply delimited by the downstream end of the line of repression.
  • the compressed gas supply valve can then be a simple two-way valve.
  • the compressed gas supply valve it is preferable for the compressed gas supply valve to be a three-way valve, one way of which allows the pumping chamber to be vented through of the injection manifold, the outlet orifice at the downstream end of the discharge line can still act as an emergency vent orifice, in the event of a valve failure.
  • the flapper valve can be either of a type which is pivotally mounted as a whole about a fixed axis on the support and perpendicular to the direction of flow of the liquids loaded into the tubular body, or of a type comprising a shutter mobile, intended to be applied in a sealed manner against the valve seat, a flap for fixing to the support, and a flexible part, which connects the shutter to the flap and which forms a hinge allowing the pivoting of the shutter relative to the bib.
  • the flapper valve may include a rigid core, for example metallic, which is glued to or embedded in a plate of rubber material, allowing quieter operation of the device and ensuring better sealing by pressing against the seat valve.
  • the device comprises flanges for fixing the constituent elements of the tubular body to each other, and / or to pipes and / or filling and / or discharge pipes
  • the flanges have several recesses opening in their periphery and intended to be arranged opposite one another on two adjacent flanges to be joined in order to receive, by pivoting, the threaded rods, on which are screwed nuts, of eye bolts mounted each pivoting by its eye around an axis carried by a yoke projecting outwards on the constituent element of the body, the tubing or pipe which has one of the two adjacent flanges to be secured, and so that the corresponding nut can be tightened against the other flange adjacent to s join together.
  • control member of the compressed gas supply valve advantageously comprises a timer triggering the filling and emptying cycles of the pumping chamber.
  • non-return valves each of which is preferably of the type swing valve with or without compressed gas injection pipe opening through a pressurization orifice just downstream of each swing valve, which makes it possible to evacuate the liquids charged by a discharge column subdivided into consecutive segments, delimited between two check valves - successive returns, and by achieving significant savings in compressed gas injected into the entire device to ensure pumping over a large distance, possibly up to a reception point for charged liquids and expansion of the compressed gas, and which is realized as a cyclone of relaxation.
  • the device shown in FIG. 1 comprises a tubular body 1, constituted by the end-to-end and coaxial assembly of two cylindrical ferrules 2 and 2 ', substantially identical but arranged symmetrically with respect to the transverse connection plane.
  • Each ferrule 2 or 2 ' is in one piece, at one of its two axial ends, with an external radial peripheral flange 3, in the form of a beaten collar, while another radial and external peripheral flange 4, in annular crown shape, was added by welding on its other axial end.
  • the downstream flange of the upstream ferrule 2 and the upstream flange of the downstream ferrule 2' are the two flanges in beaten collars 3 arranged facing one of the other, while the upstream flange of the upstream ferrule 2 and the downstream flange of the downstream ferrule 2 'are the flanges in added crown 4.
  • the flanges 3 and 4 are, in the usual manner, drilled in the axial direction, with holes such as 5, for the passage of bolts such as 6 on which nuts such as 7 are screwed, tightened against the flanges to ensure their attachment to each other or to other members.
  • a flapper valve 12 is pivotally mounted in one piece on the downstream face of the support 8.
  • This valve 12 has, for example, the shape of a disc of larger diameter than the circular orifice 11, and the upper part of which is integral with a sleeve 13 by which the valve 12 is mounted journalling about a horizontal and transverse axis 14, carried by a yoke projecting from the downstream face of the support 8.
  • the valve 12 pivots between an open position of the orifice 11 (represented in the position in broken lines in FIG. 1), and in which it is raised downstream, and a position for closing the orifice 11 (represented in solid lines in FIG. 1 ), and in which it is applied, in a sealed manner, against the seat formed on the downstream face of the support 8, on the periphery of the orifice 11.
  • This valve 12 is metallic or preferably, with a metallic core embedded in a material rubbery (natural or synthetic rubber, silicone elastomer, etc.
  • the upstream flanges and t downstream 5 of the body 1 respectively surround the inlet 15 and the outlet 16 of the internal chamber 10, and the valve 12 pivots in the portion of the chamber 10 which is delimited downstream, between the support 8 and the outlet orifice 16, which constitutes a pumping chamber 17.
  • a pipe 18 for injecting compressed air opens out through a pressurization orifice 19 in the pumping chamber 17, above the level of the most bottom of this chamber 17, at the base of the valve seat, which is itself above the level of the highest point of the chamber 17, in the immediate vicinity of the outlet orifice 16, due to the inclination from top to bottom and from upstream to downstream which is given to the body 1.
  • the tubing 18 is connected to a channel of a three-way inlet valve 20, another channel of which is connected by the tubing 21 to a source of compressed air, and the third channel of which is vented through the nozzle 22.
  • the valve 20 is controlled by a control box nde 23, comprising in particular an electric, electronic or even pneumatic timer, and controlling the selective communication of the pipe 18, either with the pipe 21 to admit compressed air into the pumping chamber 17, or with the nozzle 22 for venting the pumping chamber 17.
  • a control box nde 23 comprising in particular an electric, electronic or even pneumatic timer, and controlling the selective communication of the pipe 18, either with the pipe 21 to admit compressed air into the pumping chamber 17, or with the nozzle 22 for venting the pumping chamber 17.
  • a control box nde 23 comprising in particular an electric, electronic or even pneumatic timer
  • the body 1 is connected to the flange 25 of the upstream end of a discharge pipe 24, the downstream end of which opens directly into the open air, or into a tank at l 'free air, or in a container for receiving the sludge or charged liquids and for expanding the compressed air, of the double-walled cyclone type of expansion which prevents splashes of mud or liquid.
  • This device operates as follows: at the start of an operating cycle, the box 23 controls the valve 20, so that the tubing 18 and the pumping chamber 17 are brought to the open air by the nozzle 22. As the body 1 is constantly in charge, by the principle of communicating vessels, the charged liquid which enters through the inlet orifice 15 into the chamber 10, pushes the valve 12 back into the open position and fills the pumping chamber 17 , passing through the orifice 11 of the support 8. The box 23 then controls the valve 20, so that the tube 18 is placed in communication with the source of compressed air. Air under an initial pressure of about 0.6 MPa is then injected into the pumping chamber 17.
  • the flap valve 12 Under the effect of this pneumatic pressure, the flap valve 12 is pushed against its seat on the support 8, in position closing the passage orifice 11, which isolates the pumping chamber 17 from the reservoir of sludge or charged liquid to be pumped. Simultaneously, the volume of sludge or charged liquid which is present in the pumping chamber 17 and possibly over a certain length in the discharge pipe 24, is expelled towards the outside by the discharge channel 24. If the duration of the compressed air injection is sufficient, the chamber 17 and the discharge line 24 are emptied, then the box 23 again controls the valve 21 to ensure the venting of the pumping chamber 17 and one is found at the beginning of the cycle.
  • the setting of the timer of the control box 23 makes it possible to adjust the filling and emptying sequences of the device and their frequency.
  • This pumping device allows pumping at low flow rate (from 1 at 10 m 3 / hour) of loaded liquid and high density mud (from 1.3 to 2.2 or even more) with delivery heights from 10 to 50 m and delivery lengths from 20 to 100 m.
  • the device of FIG. 2 which operates in the same manner as that described above with reference to FIG. 1, is essentially distinguished from the latter by the fact that the tubular body 31 consists, in its upstream section, of a cylindrical shell 32 whose downstream end is welded to the upstream end, having the largest cross section, of a convergent 33 constituting the downstream section of the body 31.
  • the convergent 33 has substantially the shape of a truncated cone offset downwards, so that the wall of its lower part is substantially in the extension of the wall of the lower part of the shell 32, parallel to the inclined direction of the body 31, declining from upstream to downstream and from top to bottom, so that the level A from the lowest point in the upstream end of the ferrule 32 is higher than the level B of the highest point in the downstream end of the converging 33.
  • this is obtained when the lower generatrix of the body 31 is inclined by an angle a of the order of 15 ° on the horizontal.
  • This particular shape of the body 31, made of sheet steel 4 mm thick for example, makes it possible to limit the consumption of compressed air admitted into the body 31 through the pressurization orifice 19, through which the injection tubing 18 opens into the upper part of the shell 32, this tube 18 being connected, as in the previous example, to the three-way valve 20 controlled by the timer box 23.
  • the ferrule 32 At its upstream end, the ferrule 32 has an annular flange 34, projecting radially outwards, attached by welding, and which is fixed by bolting, thanks to the holes 35 to a flange 38 attached by welding around a tube of filling 36, near the downstream end of the latter which opens into the upstream end of the shell 32.
  • the filling tube 36 At its upstream end, the filling tube 36 which has substantially the same inclination as the body 31, is integral with a flange 37, substantially vertical, therefore inclined by the angle a on a transverse plane perpendicular to the axis of the tube 36.
  • the flange 37 enables the device to be fixed by bolting directly to the outlet of a liquid storage tank responsible for transporting or keeping the device in the submerged position in this tank, or even for connecting it to a substantially horizontal loading pipe.
  • the downstream end of the pipe 36 delimits the passage orifice 41 which can be closed by the flapper valve 42.
  • the seat of the valve is formed by the front face of the downstream end of the pipe 36, and the valve 42 consists, on the one hand, of a rubber plate 43, fixed by bolting its upper part against a boss 39 projecting from the flange 38 towards the inside of the ferrule 32, and intended to close, sealingly, the orifice 41 and on the other hand, a metal disc 44 bonded to the downstream face of the plate 43, in order to stiffen it in the portion of the latter which forms the shutter itself, so that between the covered portion of the metal disc 44 and the portion fixed to the support 39, the rubber plate 43 has a flexible zone forming a hinge, and allowing the pivoting of the shutter part of the valve 42 between, on the one hand, the orifice 41 open position (shown in broken lines in Fig.
  • the downstream end of the converging 33 is connected by welding (or by flange) at the upstream end of a short delivery pipe 48, the downstream end of which delimits the outlet orifice 46 of the device and is surrounded by a flange 49 added by welding.
  • This last flange allows the connection of the device to a discharge pipe (not shown).
  • check valves can be fitted at regular intervals along the discharge line, for example every 50 m .
  • the discharged column is subdivided into adjacent segments, which are successive and repel each other gradually during the emptying phases of the pumping chamber 47 of the device, during which the check valves are open, the segments adjacent to the pumped column being on the other hand separated by the non-return valves, when the latter are closed, during the filling phases of the pumping chamber 47 of the device.
  • flapper devices such as that shown in FIG. 1, without absolutely having to give them the inclination of the device of FIG. 1.
  • tubing 18 for injecting compressed air from the device of FIG. 1.
  • An injection of compressed air slightly downstream of each non-return valve is only justified if the total length of the discharge pipe and / or the system pressure losses are significant.
  • the venting of the pumping chamber 47 of the device is imperatively ensured, for filling, by the corresponding valve 20.
  • Figs 3 and 4 we find, as in the example in Fig. 2, the shell 32 of the tubular body, the tubing 18 for injecting compressed air, and an upstream flange 34 'of the ferrule 32 as well as the filling pipe 36 with its upstream flange 37 and a downstream flange 38 ', near its downstream end which opens into the shell 31 and delimits the passage orifice 41 which can be closed off by a flap valve 42'.
  • the valve 42 ' comprises a circular rubber disc 50, of diameter slightly greater than that of the circular orifice 41, and stiffened by a metal washer 51 forming a core embedded in the disc 50, which thus forms a shutter .
  • This disc 50 is extended, at its upper part, by a rectangular rubber flap 52, which has three holes through which it is mounted on the threaded rods of three bolts 53 with head embedded in the parallelepipedic support 39 'welded against the downstream face of the flange 38 ', and the flap 52 is clamped between the support 39' and a pressure plate 54, under the effect of the tightening of the nuts 55 on the bolts 53.
  • the portion 56, located between the flap 52 and the disc 50 thus constitutes a flexible zone forming a hinge for pivoting the flap valve 42 '.
  • the flanges 34 'and 38' between which a seal 57 is disposed, each have six radial recesses 58, with rounded bottom, which open outwards and are regularly distributed over the periphery.
  • a transverse axis 60 extends between the two branches of the yoke 59, and an eye bolt 61 is mounted swiveling by its eye 62 in the yoke 59, around the axis 60.
  • An eye nut 64 is further screwed onto the end of the threaded rod 63 of the bolt 61.

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Description

  • La présente invention se rapporte à un dispositif pneumatique, à fonctionnement discontinu, pour pomper des liquides chargés.
  • L'invention a plus particulièrement pour objet un dispositif de pompage, fonctionnant de manière discontinue et avec de l'air comprimé, et permettant de véhiculer des liquides chargés, éventuellement visqueux, abrasifs ou corrosifs, tels que des pulpes ou des boues de forte densité ayant un pouvoir important d'abrasion.
  • Les difficultés que l'on rencontre dans l'industrie et dans les installations de traitement des eaux, pour véhiculer des liquides chargés tels que des boues ou pulpes hétérogènes, abrasives et de densité élevée (supérieure à 1,6) sont bien connues. La plupart des pompes disponibles sur le marché pour remplir ces fonctions, présentent de nombreux inconvénients. Les pompes existantes, dites "pompes à boues" comportent toutes au moins un piston ou au moins un organe entraîné en rotation par un moteur électrique. Une installation de lubrification est en général prévue pour diminuer les frottements du ou des organe (s) mobile (s) qui sont générateurs d'un échauffement important. De plus, les organes mobiles de ces pompes s'usent très vite, en raison des phénomènes d'abrasion.
  • Les "pompes à boues" usuelles posent, en outre des problèmes d'étanchéité: ces pompes sont toutes équipées de garniture d'étanchéité et de presse-étoupe qui sont à l'origine de fuite et de pollution, qui se développent dans le temps. Certaines de ces pompes, notamment celles qui comportent des membranes et des flotteurs, ont des performances qui se dégradent dans le temps, et, en général, les "pompes à boues" présentent un encombrement relativement important, ne sont pas faciles à raccorder à des tuyauteries de transport associées et ne sont pas facilement transportables. Par ailleurs, il est nécessaire lors d'arrêts prolongés du fonctionnement de telles pompes, d'effectuer un nettoyage des tuyauteries de refoulement, afin d'éviter le colmatage de ces tuyauteries par la sédimentation des charges transportées. Compte tenu de ce qui précède et comme toutes ces "pompes à boues" connues sont à entraînement et à commande électrique, elles sont très coûteuses aux plans de l'entretien et de la consommation énergétique. La plupart des "pompes à boues" existantes ne véhiculent, de plus, que des liquides chargés dont la densité est comprise dans une plage de densité bien limitée, en général entre 1 et 1,5, et, au-delà d'une densité de 1,5 à 1,6, le pompage devient difficile et les pompes qu'il faut alors utiliser sont très onéreuses à l'achat comme à l'entretien, car il est nécessaire de procéder à une centrifugation des boues.
  • Par ailleurs, on connaît, par le brevet allemand DE-255 849, un dispositif pneumatique d'alimentation en matériaux en vrac, comprenant deux récipients d'alimentation identiques articulés selon un montage pendulaire aux deux extrémités d'un fléau oscillant, de sorte que les récipients sont déplacés, alternativement et en opposition, d'une position haute, dans laquelle ils sont remplis d'un matériau à véhiculer, à une position basse, dans laquelle la charge de matériaux est évacuée des récipients. Chaque récipient comprend un corps tubulaire à l'intérieur duquel une cartouche de filtration, retenant les poussières et laissant passer l'air, délimite une chambre longitudinale dans les extrémités amont et aval de laquelle débouchent respectivement un orifice d'entrée et un orifice de sortie, qui sont obturables respectivement par un clapet battant d'entrée et un clapet battant de sortie. De plus, deux tubulures latérales , dont l'une, vers l'amont, est une tubulure d'aspiration reliée par une vanne à une source de dépression, et dont l'autre, vers l'aval, est une tubulure de pressurisation reliée par une autre vanne à une source d'air comprimé, débouchent dans la chambre annulaire délimitée entre la cartouche de filtration et le corps tubulaire du récipient.
  • Lorsqu'un récipient est vide et en position haute, l'alimentation en air comprimé de la tubulure de pressurisation est coupée et le clapet de sortie est fermé. On établit alors la liaison de la tubulure d'aspiration avec la source de dépression, le clapet d'entrée s'ouvre et la chambre longitudinale dans la cartouche de filtration se remplit, par aspiration, de matériau en vrac qui est amené jusqu'à l'orifice d'entrée par une canalisation souple. Au cours de cette phase, la cartouche de filtration isole la tubulure d'aspiration des matériaux aspirés dans la chambre interne à la cartouche. Après la phase d'aspiration et de remplissage de la chambre interne à la cartouche de filtration, le récipient correspondant descend en position basse et la liaison entre la tubulure d'aspiration et la source de dépression est coupée. Puis la liaison entre la tubulure de pressurisation et la source d'air comprimé est établie, et de l'air sous pression est ainsi injecté dans le corps tubulaire. Le clapet d'entrée est fermé et le clapet de sortie est ouvert, et la charge de matériaux contenue dans la chambre interne à la cartouche de filtration est chassée hors du corps tubulaire par l'orifice de sortie et refoulée par une canalisation souple d'évacuation.
  • Il est clair que, du fait du cycle de fonctionnement en séquence, comme un sas, qui impose un remplissage par aspiration et une vidange par pressurisation, ce dispositif doit comporter deux clapets battants nécessaires pour délimiter la chambre du sas, et la canalisation de refoulement, en aval du clapet de sortie, n'est en aucun cas complètement vidée. De plus, et surtout, ce dispositif est conçu pour véhiculer des produits en vrac, mais en aucun cas des liquides chargés ou des boues, car il comporte un organe essentiel à son fonctionnement, à savoir la cartouche de filtration, isolant les tubulures d'aspiration et de pressurisation des matériaux véhiculés et qui serait très rapidement colmatée par les boues ou les autres charges dans les liquides transportés, après plusieurs cycles de fonctionnement.
  • Pour ces raisons, on a recherché un nouveau dispositif destiné à pomper des liquides chargés et qui permette de pallier les inconvénients des "pompes à boues" de l'état de la technique et qui ont été présentés ci-dessus, en simplifiant la structure et en limitant, dans toute la mesure du possible, le nombre des pièces mobiles, afin de s'affranchir des problèmes de frottement, d'échauffement, de lubrification et d'usure associés, ainsi que des problèmes liés aux organes d'entraînement des pièces mobiles.
  • En particulier, un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de pompage des liquides chargés qui soit, par conception, anti-déflagrant (sans moteur électrique), parfaitement étanche (sans presse-étoupe ni garniture d'étanchéité), à performances constantes (sans organe telle qu'une membrane dont les caractéristiques mécaniques se dégradent dans le temps), et à faible consommation énergétique.
  • Un autre but encore de l'invention est de proposer un dispositif de pompage de liquides chargés qui soit d'un faible encombrement, facile à transporter et à installer, et d'un coût d'achat et d'entretien très économique.
  • Encore un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de pompage résistant à l'abrasion, capable de véhiculer des boues hétérogènes contenant des solides dont la taille peut être relativement importante, et qui soit immergeable.
  • Ces buts ont été atteints au moyen d'un dispositif pneumatique de pompage de liquides chargés, à fonctionnement discontinu, et destiné à être constamment sous charge, soit par immersion dans un réservoir de liquides chargés, soit par raccordement à ce réservoir par une canalisation, et comprenant:
    • - un corps tubulaire délimitant une chambre interne dans les extrémités amont et aval de laquelle débouchent respectivement un orifice d'entrée et un orifice de sortie;
    • - au moins une tubulure d'injection de gaz comprimés, tel que de l'air débouchant dans la chambre interne par au moins un orifice de pressurisation;
    • - une vanne d'alimentation reliée à chaque tubulure d'injection et destinée à être reliée à une source de gaz comprimé pour assurer une alimentation sélective de chaque tubulure d'injection en gaz comprimé et;
    • - un organe de commande de la vanne d'alimentation;
  • et ce dispositif selon l'invention se caractérise en ce qu'il comprend de plus un unique clapet battant, monté sur un support fixe à l'intérieur de la chambre interne, entre l'orifice d'entrée et l'orifice de pressurisation, et coopérant avec un siège interne au corps, entourant un orifice de passage du liquide chargé, et délimitant, entre lui et l'orifice de sortie, une portion de la chambre interne qui constitue une chambre de pompage, le clapet battant pivotant d'une part vers l'orifice de sortie, en position de remplissage de la chambre de pompage, en l'absence d'injection de gaz comprimé par l'orifice de pressurisation et sous la poussée du liquide chargé tendant à pénétrer dans la chambre de pompage par l'orifice de passage, et d'autre part, en sens opposé, vers le siège contre lequel le clapet est appliqué de manière étanche, en position de fermeture vers l'amont et de vidange vers l'aval de la chambre de pompage, sous l'effet d'une injection par l'orifice de pressurisation, de gaz comprimé qui chasse le volume de liquide chargé contenu dans la chambre de pompage hors de celle-ci par l'orifice de sortie, le point le plus bas de la chambre de pompage au niveau du siège du clapet battant étant à un niveau qui n'est pas en dessous du niveau du point le plus haut de la chambre de pompage, sensiblement au niveau de l'orifice de sortie.
  • Le dispositif de pompage selon l'invention, est donc d'une structure très simple, puisqu'il ne comporte qu'une seule pièce mobile, qui est un clapet battant d'une realisation aisée. De plus, il permet d'assurer l'évacuation totale du volume de liquide chargé contenu dans la chambre de pompage et dans une canalisation de refoulement qui est raccordée au corps, au niveau de l'orifice de sortie, afin de véhiculer tout liquide chargé, dense et/ou visqueux, ou une boue, jusqu'à l'air libre ou dans un récipient mis à l'air libre. En outre, le dispositif selon l'invention est d'une structure telle qu'après un arrêt de fonctionnement, il peut être remis en fonctionnement sans crainte de colmatage du corps tubulaire ou de la canalisation de refoulement.
  • Dans un mode de réalisation particulièrement simple, le corps tubulaire est constitué par le montage bout à bout de deux viroles cylindriques (ou tronçons de tube), assemblées par la solidarisation de deux brides de leurs extrémités adjacentes, entre lesquelles est maintenu le support de clapet, dans lequel est ménagé l'orifice de passage dont le pourtour, du côté de l'orifice de sortie, forme le siège du clapet, une unique tubulure d'injection de gaz comprimé débouchant par un unique orifice de pressurisation dans la partie haute de la chambre de pompage, délimitée dans la virole (ou tronçon de tube) d'aval. Dans ce cas, il est avantageux d'utiliser de plus des viroles (ou tronçons de tube) qui présentent chacune, à chacune de ses deux extrémités axiales, une bride de solidarisation, la bride amont de la virole d'amont et la bride aval de la virole d'aval étant destinées par exemple, au raccordement du corps tubulaire respectivement à une canalisation d'alimentation du dispositif de pompage en liquides chargés et à une canalisation de refoulement du liquide chargé, hors du dispositif.
  • Mais, dans un mode préféré de réalisation, qui permet de réaliser d'importantes économies sur le volume de gaz pressurisé nécessaire pour purger la chambre de pompage, et au moins partiellement, une canalisation de refoulement, la chambre de pompage est délimitée dans le corps tubulaire constitué d'une partie amont en forme de virole cylindrique, dans laquelle une unique tubulure d'injection débouche par un unique orifice de pressurisation, et qui se prolonge vers l'aval par un convergent sensiblement en forme de tronc de cône déporté vers le bas.
  • Avantageusement dans ce cas, l'extrémité amont de la virole cylindrique du corps présente une bride de solidarisation à une bride de l'extrémité aval d'une tubulure de remplissage qui débouche dans la virole cylindrique en délimitant l'orifice d'entrée dans le corps, et le clapet battant est supporté par la bride aval de la tubulure de remplissage, tandis que l'extrémité aval du convergent se prolonge vers l'aval par une tubulure de refoulement présentant des moyens de raccordement à une canalisation de refoulement.
  • Lorsque la canalisation de refoulement est d'une longueur relativement faible, l'orifice de mise à l'air libre de la chambre de pompage, nécessaire pour faciliter le remplissage de cette dernière, peut être simplement délimité par l'extrémité aval de la canalisation de refoulement. La vanne d'alimentation en gaz comprimé peut alors n'être qu'une simple vanne à deux voies. Mais, lorsque la canalisation de refoulement est relativement longue, il est préférable que la vanne d'alimentation en gaz comprimé soit une vanne à trois voies, dont une voie permet la mise à l'air libre de la chambre de pompage par l'intermédiaire de la tubulure d'injection, l'orifice de sortie à l'extrémité aval de la canalisation de refoulement pouvant toujours faire office d'orifice de mise à l'air libre de secours, en cas de défaillance de la vanne.
  • Le clapet battant peut être soit d'un type qui est monté pivotant dans son ensemble autour d'un axe fixe sur le support et perpendiculaire à la direction d'écoulement des liquides chargés dans le corps tubulaire, soit d'un type comprenant un obturateur mobile, destiné à être appliqué de manière étanche contre le siège de clapet, une bavette de fixation au support, et une partie flexible, qui relie l'obturateur à la bavette et qui forme une charnière autorisant les pivotements de l'obturateur par rapport à la bavette.
  • Dans les deux cas, le clapet battant peut comprendre une âme rigide, par exemple métallique, qui est collée sur ou noyée dans une plaque d'un matériau caoutchouteux, permettant un fonctionnement plus silencieux du dispositif et assurant une meilleure étanchéité par appui contre le siège de clapet.
  • Lorsque le dispositif comprend des brides de fixation des éléments constitutifs du corps tubulaire les uns aux autres, et/ou à des tubulures et/ou canalisations de remplissage et/ou de refoulement, il est avantageux, pour permettre un montage et un démontage rapide du dispositif, notamment pour procéder au remplacement du clapet battant qui constitue la seule pièce consommable du dispositif, que les brides présentent plusieurs évidements s'ouvrant dans leur périphérie et destinés à être disposés en regard les uns des autres sur deux brides adjacentes à solidariser afin de recevoir, par pivotement, les tiges filetées, sur lesquelles sont vissés des écrous, de boulons à oeil montés chacun pivotant par son oeil autour d'un axe porté par une chape en saillie vers l'extérieur sur l'élément constitutif du corps, la tubulure ou la canalisation qui présente l'une des deux brides adjacentes à solidariser, et de sorte que l'écrou correspondant puisse être serré contre l'autre bride adjacente à solidariser.
  • Afin de permettre un fonctionnement automatique et autonome du dispositif, l'organe de commande de la vanne d'alimentation en gaz comprimé, comprend avantageusement une minuterie déclenchant les cycles de remplissage et de vidange de la chambre de pompage.
  • Enfin, lorsque le corps tubulaire est raccordé vers l'aval à une canalisation de refoulement de grande longueur, il est avantageux de monter sur cette dernière, à intervalles sensiblement réguliers, des clapets anti-retour, dont chacun est, de préférence, du type clapet battant avec ou sans tubulure d'injection de gaz comprimé débouchant par un orifice de pressurisation juste en aval de chaque clapet battant, ce qui permet d'évacuer les liquides chargés par une colonne de refoulement subdivisée en segments consécutifs, délimités entre deux clapets anti-retour successifs, et en réalisant d'importantes économies de gaz comprimé injecté dans l'ensemble du dispositif pour assurer un pompage sur une grande distance, éventuellement jusqu'à un pôt de réception des liquides chargés et de détente du gaz comprimé, et qui est réalisé comme un cyclone de détente.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, de deux exemples de réalisation, présentés en référence aux dessins annexés, sur lesquels:
    • - la Fig. 1 est une vue schématique, en coupe verticale et axiale, d'un premier exemple de réalisation du dispositif de pompage;
    • - la Fig. 2 est une vue analogue d'un second exemple de réalisation;
    • - la Fig. 3 est une vue partielle et en coupe axiale d'une variante du dispositif selon la Fig. 2; et
    • - la Fig. 4 est une vue partielle et schématique en coupe transversale de la variante de la Fig. 3.
  • Le dispositif représenté sur la Fig. 1 comprend un corps tubulaire 1, constitué par l'assemblage bout à bout et coaxial de deux viroles cylindriques 2 et 2', sensiblement identiques mais disposées symétriquement par rapport au plan transversal de raccordement. Chaque virole 2 ou 2' est d'une seule pièce, à l'une de ses deux extrémités axiales, avec une bride périphérique radiale externe 3, en forme de collet battu, tandis qu'une autre bride périphérique radiale et externe 4, en forme de couronne annulaire, a été rapportée par soudage sur son autre extrémité axiale. Du fait de la disposition tête-bêche des viroles 2 et 2', la bride aval de la virole amont 2 et la bride amont de la virole aval 2' sont les deux brides en collet battu 3 disposées en regard l'une de l'autre, tandis que la bride amont de la virole amont 2 et la bride aval de la virole aval 2'sont les brides en couronne rapportées 4. Les brides 3 et 4 sont, de manière usuelle, percées en direction axiale, de trous tels que 5, pour le passage de boulons tels que 6 sur lesquels sont vissés des écrous tels que 7, serrés contre les brides pour assurer leur solidarisation les unes aux autres ou sur d'autres organes. Un support 8, en forme de disque annulaire métallique est maintenu par pincement entre les deux brides 3, serrées l'une vers l'autre et contre les parties périphériques des faces opposées du support 8, qui est maintenu en position au cours du montage par le passage de certains au moins des boulons 6 dans des trous percés dans des pattes radiales externes 9 du support 8. Le support 8, qui s'étend transversalement dans la chambre interne 10, délimitée dans les viroles 2 et 2', présente également un orifice de passage central et circulaire 11, dont la section de passage est sensiblement inférieure à la section interne des viroles 2 et 2'. Un clapet battant 12 est monté pivotant d'une seule pièce sur la face aval du support 8. Ce clapet 12 a, par exemple, la forme d'un disque de plus grand diamètre que l'orifice circulaire 11, et dont la partie supérieure est solidaire d'un manchon 13 par lequel le clapet 12 est monté tourillonnant autour d'un axe horizontal et transversal 14, porté par une chape en saillie sur la face aval du support 8. Le clapet 12 pivote entre une position d'ouverture de l'orifice 11 (représentée dans la position en traits interrompus sur la Fig. 1), et dans laquelle il est soulevé vers l'aval, et une position de fermeture de l'orifice 11 (représentée en traits pleins sur la Fig. 1), et dans laquelle il est appliqué, de manière étanche, contre le siège formé sur la face aval du support 8, sur le pourtour de l'orifice 11. Ce clapet 12 est métallique ou de préférence, à âme métallique noyée dans un matériau caoutchouteux (caoutchouc naturel ou synthétique, élastomère de silicone, etc. Les brides amont et aval 5 du corps 1 entourent respectivement l'orifice d'entrée 15 et l'orifice de sortie 16 de la chambre interne 10, et le clapet 12 pivote dans la portion de la chambre 10 qui est délimitée en aval, entre le support 8 et l'orifice de sortie 16, et qui constitue une chambre de pompage 17. Une tubulure 18 d'injection d'air comprimé débouche par un orifice de pressurisation 19 dans la chambre de pompage 17, au-dessus du niveau du point le plus bas de cette chambre 17, à la base du siège de clapet, qui est lui-même au-dessus du niveau du point le plus haut de la chambre 17, à proximité immédiate de l'orifice de sortie 16, du fait de l'inclinaison du haut vers le bas et de l'amont vers l'aval qui est donnée au corps 1. La tubulure 18 est reliée à une voie d'une vanne d'admission 20 à trois voies, dont une autre voie est reliée par la tubulure 21 à une source d'air comprimé, et dont la troisième voie est mise à l'air libre par l'embout 22. La vanne 20 est commandée par un coffret de commande 23, comprenant notamment une minuterie électrique, électronique ou même pneumatique, et commandant les mises en communication sélectives de la tubulure 18, soit avec la tubulure 21 pour admettre de l'air comprimé dans la chambre de pompage 17, soit avec l'embout 22 pour la mise à l'air libre de la chambre de pompage 17. Par la bride 4 de son extrémité amont, le corps 1 est raccordé sur l'extrémité aval d'une canalisation de remplissage (non représentée) reliée à la partie basse d'un réservoir de stockage d'un liquide chargé ou d'un décanteur ou épaississeur de boue à pomper. Mais il est également possible que par cette bride amont 4, le corps 1 soit maintenu immergé sur le fond d'un tel réservoir ou décanteur, de sorte que le dispositif sera toujours en charge. Par la bride 4 de son extrémité aval, le corps 1 est raccordé à la bride 25 de l'extrémité amont d'une canalisation de refoulement 24, dont l'extrémité aval débouche directement à l'air libre, ou dans un réservoir à l'air libre, ou encore dans un pôt de réception des boues ou liquides chargés et de détente de l'air comprimé, du type cyclone de détente à double parois qui évitent les projections de boue ou de liquide.
  • Ce dispositif fonctionne de la manière suivante: au début d'un cycle de fonctionnement, le coffret 23 commande la vanne 20, de sorte que la tubulure 18 et la chambre de pompage 17 soient mises à l'air libre par l'embout 22. Comme le corps 1 est constamment en charge, par le principe des vases communiquants, le liquide chargé qui pénètre par l'orifice d'entrée 15 dans la chambre 10, repousse le clapet 12 en position d'ouverture et remplit la chambre de pompage 17, en passant par l'orifice 11 du support 8. Le coffret 23 commande ensuite la vanne 20, de sorte que la tubulure 18 soit mise en communication avec la source d'air comprime. De l'air sous une pression initiale d'environ 0,6 MPa est alors injecté dans la chambre de pompage 17. Sous l'effet de cette pression pneumatique, le clapet battant 12 est repoussé contre son siège sur le support 8, en position de fermeture de l'orifice de passage 11, ce qui isole la chambre de pompage 17 du réservoir de boue ou de liquide chargé à pomper. Simultanément, le volume de boue ou de liquide chargé qui est présent dans la chambre de pompage 17 et éventuellement sur une certaine longueur dans la canalisation de refoulement 24, est expulsé vers l'extérieur par le canal de refoulement 24. Si la durée de l'injection d'air comprimé est suffisante, la chambre 17 et la canalisation de refoulement 24 sont vidées, puis le coffret 23 commande à nouveau la vanne 21 pour assurer la mise à l'air libre de la chambre de pompage 17 et l'on se retrouve au début du cycle.
  • En fonction de la pression initiale de l'air injecté, du volume de la chambre de pompage 17 et de la canalisation de refoulement 24, donc de sa longueur, ainsi que de la hauteur du refoulement, et de la pression de charge du corps tubulaire 1, donc aussi de la densité du liquide chargé à transporter, le réglage de la minuterie du coffret de commande 23 permet de régler les séquences de remplissage et de vidange du dispositif et leur fréquence.
  • Ce dispositif de pompage, dont le corps 1 est en acier doux, revêtu ou non, en acier inoxydable, en tôle métallique (alliage résistant à la corrosion par les liquides transportés) voire même en élastomère, permet le pompage à faible débit (de 1 à 10 m3/heure) de liquide chargé et de boue à forte densité (de 1,3 à 2,2 voire davantage) avec des hauteurs de refoulement de 10 à 50 m et des longueurs de refoulement de 20 à 100 m.
  • Le dispositif de la Fig. 2, qui fonctionne de la même manière que celui décrit ci-dessus en référence à la Fig. 1, se distingue essentiellement de ce dernier par le fait que le corps tubulaire 31 est constitué, dans son tronçon amont, d'une virole cylindrique 32 dont l'extrémité aval est soudée à l'extrémité amont, ayant la plus grande section transversale, d'un convergent 33 constituant le tronçon aval du corps 31. Le convergent 33 a sensiblement la forme d'un tronc de cône déporté vers le bas, de sorte que la paroi de sa partie inférieure soit sensiblement dans le prolongement de la paroi de la partie inférieure de la virole 32, parallèlement à la direction inclinée du corps 31, en déclivité de l'amont vers l'aval et du haut vers le bas, de sorte que le niveau A du point le plus bas dans l'extrémité amont de la virole 32 soit plus élevé que le niveau B du point le plus haut dans l'extrémité aval du convergent 33.
  • Dans cet exemple, ceci est obtenu lorsque la génératrice inférieure du corps 31 est inclinée d'un angle a de l'ordre de 15° sur l'horizontale. Cette forme particulière du corps 31, en tôle d'acier de 4 mm d'épaisseur par exemple, permet de limiter la consommation d'air comprimé admis dans le corps 31 par l'orifice de pressurisation 19, par lequel la tubulure d'injection 18 débouche dans la partie supérieure de la virole 32, cette tubulure 18 étant reliée, comme dans l'exemple précédent, à la vanne trois voies 20 commandée par le coffret à minuterie 23.
  • A son extrémité amont, la virole 32 présente une bride annulaire 34, en saillie radialement vers l'extérieur, rapportée par soudure, et qui est fixée par boulonnage, grâce aux trous 35 à une bride 38 rapportée par soudage autour d'une tubulure de remplissage 36, à proximité de l'extrémité aval de cette dernière qui débouche dans l'extrémité amont de la virole 32. A son extrémité amont, la tubulure de remplissage 36 qui présente sensiblement la même inclinaison que le corps 31, est solidaire d'une bride 37, sensiblement verticale, donc inclinée de l'angle a sur un plan transversal perpendiculaire à l'axe de la tubulure 36. La bride 37 permet de fixer par boulonnage le dispositif directement sur la sortie d'un réservoir de stockage de liquide chargé à transporter ou de maintenir le dispositif en position immergée dans ce réservoir, ou encore de le raccorder à une canalisation de mise en charge, sensiblement horizontale. Dans cet exemple, l'extrémité aval de la tubulure 36 délimite l'orifice de passage 41 qui peut être fermé par le clapet battant 42. Le siège du clapet est formé par la face frontale de l'extrémité aval de la tubulure 36, et le clapet 42 est constitué, d'une part, d'une plaque de caoutchouc 43, fixée par boulonnage de sa partie supérieure contre un bossage 39 en saillie sur la bride 38 vers l'intérieur de la virole 32, et destinée à fermer, de manière étanche, l'orifice 41 et d'autre part, d'un disque métallique 44 collé sur la face aval de la plaque 43, afin de la rigidifier dans la portion de celle-ci qui forme l'obturateur proprement dit, de sorte qu'entre la portion recouverte du disque métallique 44 et la portion fixée au support 39, la plaque de caoutchouc 43 présente une zone flexible formant charnière, et autorisant les pivotements de la partie obturateur du clapet 42 entre, d'une part, la position d'ouverture de l'orifice 41 (représentée en traits interrompus sur la Fig. 2), sous la poussée du liquide chargé pénétrant, par l'orifice d'entrée 45 délimité par la bride amont 37, dans la chambre 40 interne à la tubulure 36, et lorsque la chambre de pompage 47, qui est délimitée dans le corps 31, est mise à l'air libre par la tubulure 18, la vanne 20 et l'embout 22, et, d'autre part, la position de fermeture étanche de l'orifice 41 (représentée en traits pleins sur la Fig. 2), sous la pression pneumatique de l'air comprimé qui est admis dans la chambre de pompage 47 par la tubulure 18, la vanne 20 et la tubulure 21, pour vidanger cette chambre 47. L'extrémité aval du convergent 33 est raccordée par soudure (ou par bride) à l'extrémité amont d'une courte tubulure de refoulement 48, dont l'extrémité aval délimite l'orifice de sortie 46 du dispositif et est entourée d'une bride 49 rapportée par soudage. Cette dernière bride permet le raccordement du dispositif à une canalisation de refoulement (non représentée). Lorsque cette canalisation de refoulement est d'une grande longueur et afin d'économiser sur la consommation d'air comprimé, on peut monter à intervalles réguliers le long de la canalisation de refoulement, par exemple tous les 50 m, des clapets anti-retour. De la sorte, on subdivise la colonne refoulée en segments adjacents, qui sont successifs et se repoussent de proche en proche pendant les phases de vidange de la chambre de pompage 47 du dispositif, au cours desquelles les clapets anti-retour sont ouverts, les segments adjacents de la colonne refoulée étant par contre séparés par les clapets anti-retour, lorsque ces derniers sont fermés, pendant les phases de remplissage de la chambre de pompage 47 du dispositif.
  • Comme clapets anti-retour, on peut utiliser des dispositifs à clapet battant, tels que celui représenté sur la Fig. 1, sans avoir absolument à leur donner l'inclinaison du dispositif de la Fig. 1. De plus, il n'est pas forcément nécessaire dans cette application, d'utiliser la tubulure 18 d'injection d'air comprimé du dispositif de la Fig. 1. Une injection d'air comprimé légèrement en aval de chaque clapet anti-retour n'est justifiée que si la longueur totale de la canalisation de refoulement et/ou les pertes de charge de l'installation sont importantes. Par contre, dans ce cas, la mise à l'air libre de la chambre de pompage 47 du dispositif est impérativement assurée, en vue des remplissages, par la vanne 20 correspondante.
  • Dans les deux exemples décrits ci-dessus en référence aux Fig. 1 et 2, les raccordements des éléments constitutifs du corps tubulaire entre eux et/ou à des tubulures ou à des canalisations de remplissage ou de refoulement, sont assurés par des brides de fixation qui sont boulonnées par paire à l'aide de boulons traversant les trous percés en regard dans les brides.
  • Afin de permettre des montages et démontages plus rapides du dispositif, tant au niveau de ces raccordements à des tuyauteries qu'au niveau du support du clapet battant, pour procéder notamment au remplacement de ce dernier, qui constitue la seule pièce d'usure et consommable du dispositif, il est avantageux d'utiliser le mécanisme de fixation des brides qui est représenté sur la variante des Fig. 3 et 4, au niveau de la bride porte-clapet.
  • Sur les Fig 3 et 4, on retrouve, comme dans l'exemple de la Fig. 2, la virole 32 du corps tubulaire, la tubulure 18 d'injection d'air comprimé, et une bride d'amont 34' de la virole 32 ainsi que la tubulure de remplissage 36 avec sa bride d'amont 37 et une bride aval 38', voisine de son extrémité aval qui débouche dans la virole 31 et délimite l'orifice de passage 41 obturable par un clapet battant 42'. Dans cette variante, le clapet 42' comprend un disque circulaire de caoutchouc 50, de diamètre légèrement supérieur à celui de l'orifice circulaire 41, et rigidifié par une rondelle métallique 51 formant une âme noyée dans le disque 50, qui forme ainsi un obturateur. Ce disque 50 se prolonge, à sa partie supérieure, par une bavette rectangulaire 52 en caoutchouc, qui présente trois trous par lesquels elle est montée sur les tiges filetées de trois boulons 53 à tête noyée dans le support parallélépipédique 39' soudé contre la face aval de la bride 38', et la bavette 52 est enserrée entre le support 39' et une plaque de pression 54, sous l'effet du serrage des écrous 55 sur les boulons 53. La portion 56, située entre la bavette 52 et le disque 50, constitue ainsi une zone flexible formant une charnière de pivotement du clapet battant 42'.
  • Sur leur périphérie, les brides 34' et 38', entre lesquelles est disposé un joint d'étanchéité 57, présentent chacune six évidements radiaux 58, à fond arrondi, qui débouchent vers l'extérieur et sont régulièrement répartis sur la périphérie. A faible distance en aval de chaque évidement 58 de la bride 34', une chape 59, ouverte vers l'extérieur et dont les deux branches sont écartées de la largeur de l'évidement 58 et dans le prolongement des bords de cet évidement 58, est soudée contre la face externe de la virole 31. Un axe transversal 60 s'étend entre les deux branches de la chape 59, et un boulon à oeil 61 est monté tourillonnant par son oeil 62 dans la chape 59, autour de l'axe 60. Un écrou à oeil 64 est de plus vissé sur l'extrémité de la tige filetée 63 du boulon 61. En conséquence, après avoir positionné les deux brides 34' et 38' de sorte que leurs évidements 58 soient groupés par paire d'évidements en regard, il est possible de basculer les boulons 61 autour des axes 60, de sorte que leurs tiges 63 viennent se loger chacun dans deux évidements 58 en regard des deux brides 34' et 38', et ensuite de visser les ecrous 64 sur les tiges 63 pour serrer les brides 34' et 38' l'une vers l'autre. Inversement, le dévissage des ecrous 64 permet de désassembler rapidement les deux brides en basculant ensuite les boulons 61 autour des axes 60, vers l'extérieur et vers la virole 31. Le clapet battant 42' est donc ainsi facilement accessible.
  • Les dispositifs selon l'invention ont les avantages suivants:
    • - ils constituent des dispositifs de pompage volumétriques; à chaque cycle, l'air comprimé chasse un volume de liquide chargé ou de boue qui est égal à la somme utile de la chambre de pompage et de la canalisation de refoulement (le volume utile de cette dernière ne dépendant que de la hauteur de charge et de sa section).
    • - le débit horaire est fonction du nombre de cycles par heure, commandés par la minuterie du coffret de commande 23, et ce débit est égal au nombre de cycles multiplié par le volume défini ci-dessus.
    • - ces dispositifs de pompage ne comprennent qu'une seule pièce mobile, le clapet battant.
    • - ces dispositifs de pompage utilisent de l'air comprimé comme fluide moteur; selon les conditions d'utilisation, la pression de l'air peut varier entre 0,6 et 0,3 MPa.
    • - la commande du débit et de ses variations est très simple: la minuterie du coffret 23 commande la vanne trois voies 20, les fréquences de mise à l'atmosphère, le temps de remplissage de la chambre de pompage et la durée d'injection d'air comprimé, qui fixent le débit horaire du dispositif de pompage.
    • - les causes de panne de ce dispositif de pompage sont limitées: elles peuvent être une panne de l'alimentation en air comprimé ou une baisse de pression dans le réseau d'alimentation, le blocage d'un corps entre le clapet battant et le siège, ce qui ne permet pas d'isoler la chambre de pompage du réservoir de liquide chargé à pomper, mais dans tous les cas, le démontage du dispositif en vue de sa remise en état de fonctionnement, ne demande que quelques minutes.
    • - le dispositif de pompage ne comporte ni moteur, ni presse-étoupe, ni installation de graissage.
    • - le dispositif de pompage est d'une étanchéité totale (aucune pollution à craindre).
    • - le coût de ce dispositif de pompage est très intéressant par rapport à ceux des "pompes à boues" de l'état de la technique.
    • - le dispositif de pompage permet de véhiculer des boues contenant des corps étrangers durs, abrasifs, et autres éléments divers que ne supportent pas les pompes centrifuges ou à vis.
    • - ce dispositif de pompage peut véhiculer des boues épaisses de densité égale ou supérieure à 2, et contenant des billettes métalliques.
    • - l'entretien d'un tel dispositif de pompage est simple et peu onéreux.
    • - la consommation en air comprimé, bien que fonction des conditions d'utilisation, reste économiquement intéressante.

Claims (12)

1. Dispositif pneumatique de pompage d'un liquide chargé, à fonctionnement discontinu et destiné à être constamment sous charge, et comprenant: un corps tubulaire (1, 31) délimitant une chambre interne dans les extrémités amont et aval de laquelle débouchent respectivement un orifice d'entrée (15, 45) et un orifice de sortie (16,46); au moins une tubulure d'injection de gaz comprimé (18), tel que de l'air, débouchant dans la chambre interne par au moins un orifice de pressurisation (19); une vanne d'alimentation (20) reliée à chaque tubulure d'injection (18) et destinée à être reliée à une source de gaz comprimé (21) pour assurer une alimentation sélective de chaque tubulure d'injection (18) en gaz comprimé et; un organe de commande (23) de la vanne d'alimentation (20) et comprenant de plus un unique clapet battant (12, 42) monté sur un support (8, 39) fixe à l'intérieur de la chambre interne, entre l'orifice d'entrée et l'orifice de pressurisation, et coopérant avec un siège interne au corps, entourant un orifice de passage (11,41) du liquide chargé, et délimitant entre lui et l'orifice de sortie une portion de la chambre interne qui constitue une chambre de pompage (11,47), le clapet battant (12,42) pivotant, d'une part, vers l'orifice de sortie (16,46), en position de remplissage de la chambre de pompage, en l'absence d'injection de gaz comprimé par l'orifice de pressurisation (19) et sous la poussée du liquide chargé tendant à pénétrer dans la chambre de pompage (17,47) par l'orifice de passage (11,41), et, d'autre part, en sens opposé, vers le siège contre lequel le clapet (12,42) est appliqué de manière étanche en position de fermeture vers l'amont et de vidange vers l'aval de la chambre de pompage (17,47), sous l'effet d'une injection, par l'orifice de pressurisation, de gaz comprimé qui chasse le volume de liquide chargé contenu dans la chambre de pompage, hors de celle-ci, par l'orifice de sortie, le point le plus bas de la chambre de pompage au niveau du siège du clapet battant étant à un niveau qui n'est pas en-dessous du niveau du point le plus haut de la chambre de pompage au niveau de l'orifice de sortie.
2. Dispositif pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps tubulaire (1) est constitué par le montage bout à bout de deux viroles cylindriques (2, 2'), assemblées par la solidarisation de deux brides (3) de leurs extrémités adjacentes, entre lesquelles est maintenu le support (9) de clapet dans lequel est ménagé l'orifice de passage (11) dont le pourtour, du côté de l'orifice de sortie (16), forme le siège du clapet, une unique tubulure d'injection de gaz comprimé (18) débouchant par un unique orifice de pressurisation (19) dans la partie haute de la chambre de pompage (17) délimitée dans la virole d'aval (2').
3. Dispositif pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de pompage (47) est délimitée dans le corps tubulaire (31) constitué d'une partie amont en forme de virole cylindrique (32), dans laquelle une unique tubulure d'injection (18) débouche par un unique orifice de pressurisation (19), et qui se prolonge vers l'aval par un convergent (33), sensiblement en forme de tronc de cône déporté vers le bas.
4. Dispositif pneumatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité amont de la virole cylindrique (32) du corps (31) présente une bride de solidarisation (34) à une bride (38) de l'extrémité aval d'une tubulure de remplissage (36) qui débouche dans la virole cylindrique (32) en délimitant l'orifice d'entrée (41) dans le corps (31), le clapet battant (42) étant supporté par la bride aval (38) de la tubulure de remplissage (36), et l'extrémité aval du convergent (33) se prolongeant vers l'aval par une tubulure de refoulement (48) comportant des moyens de raccordement (49) à une canalisation de refoulement.
5. Dispositif pneumatique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vanne d'alimentation en gaz comprimé (20) est une vanne à trois voies dont une voie permet la mise à l'air libre (22) de la chambre de pompage (17,47) par l'intermédiaire de la tubulure d'injection (18).
6. Dispositif pneumatique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un orifice de mise à l'air libre de la chambre de pompage (17,47) est délimité par l'extrémité aval d'une canalisation de refoulement raccordée à la sortie du corps tubulaire (1, 31).
7. Dispositif pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le clapet battant (12) est monté pivotant dans son ensemble autour d'un axe (14) fixe sur le support (8) et perpendiculaire à la direction d'écoulement du liquide chargé dans le corps tubulaire (1).
8. Dispositif pneumatique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le clapet battant (42') comprend un obturateur mobile (50) destiné à être appliqué de manière étanche contre le siège de clapet, une bavette de fixation (52) au support (39'), et une partie flexible (56), reliant l'obturateur (50) à la bavette (52) et formant une charnière autorisant les pivotements de l'obturateur par rapport à la bavette
9. Dispositif pneumatique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le clapet battant (42') comprend une âme rigide (51) collée sur ou noyée dans une plaque (50) d'un matériau caoutchouteux.
10. Dispositif pneumatique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des brides de fixation (34', 38'), des éléments constitutifs (31) du corps tubulaire les uns aux autres et/ou à des tubulures (36) et/ou canalisations de remplissage et/ou de refoulement, lesdites brides (34', 38') présentant plusieurs évidements (58) s'ouvrant dans leur périphérie et destinés à être disposés en regard les uns les autres sur deux brides adjacentes (34', 38') afin de recevoir par pivotement les tiges filetées (63), sur lesquelles sont vissés des écrous (64), de boulons à oeil (61) montés chacun pivotant par son oeil (62) autour d'un axe (60) porté par une chape (59) en saillie vers l'extérieur sur l'élément constitutif du corps (31), la tubulure (36) ou la canalisation qui présente l'une des deux brides adjacentes (34', 38') à assembler, de sorte que l'écrou (64) puisse être serré contre l'autre bride adjacente.
11. Dispositif pneumatique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'organe de commande (23) de la vanne d'alimentation en gaz comprimé (20) comprend une minuterie déclenchant les cycles de remplissage et de vidange de la chambre de pompage (17,47).
12. Dispositif pneumatique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le corps tubulaire (31) est raccordé vers l'aval à une canalisation de refoulement sur laquelle est monté au moins un clapet anti-retour, et de préférence plusieurs, à intervalles réguliers, si la canalisation de refoulement est de grande longueur, chacun de ces clapets anti-retour étant, de préférence, du type clapet battant (12), avec ou sans tubulure d'injection de gaz comprimé (18) débouchant par un orifice de pressurisation (19) juste en aval de chaque clapet battant (12).
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