EP0290451A1 - Dispositif pour l'injection d'un fluide dans un reseau - Google Patents

Dispositif pour l'injection d'un fluide dans un reseau

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Publication number
EP0290451A1
EP0290451A1 EP19870900825 EP87900825A EP0290451A1 EP 0290451 A1 EP0290451 A1 EP 0290451A1 EP 19870900825 EP19870900825 EP 19870900825 EP 87900825 A EP87900825 A EP 87900825A EP 0290451 A1 EP0290451 A1 EP 0290451A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluid
auxiliary
distributor
distributors
enclosure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19870900825
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marc Dumont
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DUMONT, MARC
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0290451A1 publication Critical patent/EP0290451A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/80—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed
    • B01F35/88—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by feeding the materials batchwise
    • B01F35/882—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by feeding the materials batchwise using measuring chambers, e.g. volumetric pumps, for feeding the substances
    • B01F35/8823—Forming a predetermined ratio of the substances to be mixed by feeding the materials batchwise using measuring chambers, e.g. volumetric pumps, for feeding the substances using diaphragms or bellows
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C23/00—Distributing devices specially adapted for liquid manure or other fertilising liquid, including ammonia, e.g. transport tanks or sprinkling wagons
    • A01C23/04—Distributing under pressure; Distributing mud; Adaptation of watering systems for fertilising-liquids
    • A01C23/042—Adding fertiliser to watering systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M7/00—Special adaptations or arrangements of liquid-spraying apparatus for purposes covered by this subclass
    • A01M7/0089—Regulating or controlling systems
    • A01M7/0092—Adding active material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F04B13/02—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities of two or more fluids at the same time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
    • F04B9/10—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid
    • F04B9/109—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers
    • F04B9/117—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers the pumping members not being mechanically connected to each other
    • F04B9/1176—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being liquid having plural pumping chambers the pumping members not being mechanically connected to each other the movement of each piston in one direction being obtained by a single-acting piston liquid motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/12—Arrangements for supervising or controlling working operations for injecting a composition into the line
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D11/00—Control of flow ratio
    • G05D11/02—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material
    • G05D11/03—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material without auxiliary power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2514—Self-proportioning flow systems
    • Y10T137/2516—Interconnected flow displacement elements

Definitions

  • the invention relates to a device for injecting a fluid into a distribution network.
  • the invention applies in particular for the injection of liquid or soluble fertilizers, or of phytosanitary products in the irrigation or supply networks, or also for the injection of maintenance solutions in the micro networks. -irrigation.
  • a first device uses metering pumps which make it possible to inject a quantity of solution proportional to the flow rate of fluid to be treated, and this, in continuity as long as the fluids are available.
  • these metering pumps have the major drawback of requiring an electrical power source.
  • the need for an electrical source makes the use of metering pumps problematic in many regions completely deprived of electrical supply networks.
  • these metering pumps include a large number of moving parts (valves, pistons %) subject to premature wear and therefore require a permanent stock of spare parts and skilled labor.
  • the most rudimentary device consists of a Venturi nozzle with divergent cbnes interposed on the fluid pipe to be treated.
  • This nozzle creates a pressure drop which makes it possible to obtain, at a given level of the cone, a pressure in the pipe lower than atmospheric pressure, and can therefore authorize the suction of the solution to be injected, if the supply pipe of this solution is judiciously connected.
  • This device has the advantage of having no moving part.
  • the dilution ratio is proportional to the square of the speed of the main fluid and not to the flow of fluid and is therefore not constant.
  • This device also creates very large pressure drops which can absorb up to 70% of the energy of the fluid to be treated. More elaborate devices have therefore been developed, aimed at overcoming these drawbacks.
  • One of these devices consists of a hydraulic injector for which the dosage of solution to be injected is constant and is achieved by the reciprocating movement of a hydraulic volumetric piston.
  • the cadence of the piston and therefore the hourly volume of solution injected are regulated by means of a micrometric screw.
  • This device in addition to its autonomy, therefore makes it possible to inject a solution, continuously, as long as the operating fluids are available.
  • the quantity of solution injected into the main network is constant (except manual intervention on the micrometric screw) and does not take into account variations in pressure or flow rate of the main fluid.
  • this device includes many moving parts subject to premature wear.
  • this device To overcome the first drawback of this device (non-constant dilution ratio), there is also on the market a proportional metering device consisting of a main piston provided with two valves alternately closed and open during the movement of this piston.
  • This metering device being interposed on the fluid line to be treated, the rate of the piston is therefore a function of the flow rate of this fluid.
  • this piston includes in its extension a small pump consisting of a plunger which allows to suck and introduce the treatment product into the fluid line to be treated.
  • the rates of the main piston and therefore of the plunger are therefore proportional to the flow rate and the dilution ratio remains constant.
  • this type of device is effective for low-flow installations, it has many disadvantages when used for large installations. In fact, a high flow rate results in an excessively rapid rate of the piston and consequently problems of wear, significant pressure drops and ultimately poor operation of the device.
  • This metering device is therefore reserved for installations with low flow rates, into which it nevertheless introduces relatively large pressure
  • the mixer consists of a barrel with an internal pocket filled with a solution for injection.
  • This barrel has a feed inlet connected to the distribution network of the fluid to be treated, while the internal pocket is connected, by means of a pipe introducing a determined pressure drop, to the distribution network of the fluid to be treated. , downstream of the nozzle for feeding the barrel.
  • the filling of the barrel which results in the emptying of the bag thus makes it possible to inject into the distribution network a quantity of solution depending on the load pect introduced by the evacuation pipe for this solution.
  • this mixer with a proportioning element interposed on the main distribution network and adapted to introduce a known pressure drop, therefore makes it possible to inject a quantity of solution substantially proportional to the flow rate of the fluid to be treated. Indeed, it suffices for this to use a pipe for discharging the solution to be injected introducing a pressure drop proportional to that introduced by the proportioning element. It should however be noted that the quantity of solution injected is only “substantially proportional" to the flow rate of the main fluid, owing to the fact that the pressure drop comparisons are carried out on fluids of different viscosity (fluid, solution). In addition, and above all, this device has the major drawback of not allowing continuous use of the installation. Indeed, its autonomy is a function of the capacity in solution to inject barrel, which obliges to stop the installation to change or fill this barrel after a certain time of use.
  • the present invention proposes to provide a new device for injecting a solution into the distribution network of a fluid which does not have the defects of known devices.
  • the essential objective of the invention is therefore to provide an autonomous device operating without electrical supply and allowing continuous injection of a fluid into a distribution network, with a strictly constant injection ratio.
  • Another objective of the invention is to provide a device of very simple and very reliable design, without moving mechanical part.
  • Another object of the invention is to provide a device capable of operating at very low pressures and introducing only very low pressure drops.
  • Another objective of the invention is to provide an easily transportable device, the connection of which in parallel to a network is almost instantaneous. Another objective is to provide a device with great chemical inertness, in particular insensitive to agricultural chemical agents.
  • the device targeted by the invention comprises, first of all, an injector intended for injecting a fluid into a network and comprising:
  • A1 a first hermetic enclosure divided internally into two chambers (A1, B1) of variable volume having a constant total volume, each of said chambers being provided with a mouth for passage of the fluid
  • A2 a second hermetic enclosure divided internally into two chambers (A2 , B2) of variable volume having a constant total volume, each of said chambers being provided with a fluid passage mouth
  • a first switchable distributor having at least one fluid inlet to be injected, at least a fluid outlet to be injected and two fluid passage openings, said distributor being adapted to present two states, a state in which the inlet and the outlet of fluid to be injected are respectively in communication with one and the other mouth and a state in which these communications are reversed,
  • a second switchable distributor having at least one auxiliary fluid inlet, at least one auxiliary fluid outlet and two fluid passage openings, said distributor being adapted to present two states, a state in which the fluid inlet and outlet auxiliary are respectively in communication with one and the other mouth and a state in which these communications are reversed,
  • - channeling means connecting the mouth of one of the chambers (A1, A 2) of each enclosure and a mouth of the first distributor so that, in a state of said distributor, one of said chambers A1 is filled with fluid, however the other chamber A2 is emptied and that, in the other state, the role of these chambers is reversed,
  • - channeling means connecting the mouth of the other chamber (B1, B2) of each enclosure and a mouth of the second distributor so that, in a state of said distributor, one of said chambers B2 is filled with fluid while the other chamber B1 is emptied and that, in the other state, the role of these chambers is reversed,
  • switchable distributor any system such as valves, multi-way valves or drawer, suitable for allowing fluid distribution.
  • one of the chambers (A1, A2) of each enclosure is constituted by a deformable and sealed pocket adapted to occupy a variable volume inside said enclosure, the other chamber (B1, B2) of each enclosure being constituted by the volume of said enclosure extérieu-r in the pocket.
  • enclosure In the following, in order to facilitate understanding, the volume of the enclosure, outside the pocket, will be called enclosure and will be connected to the second distributor supplied with auxiliary fluid; in parallel, the internal pockets will be connected to the first distributor supplied with fluid to be injected. It is understood that the reverse configuration brings strictly the same results.
  • upstream and downstream will refer to the direction of flow of the fluids).
  • this injector makes it possible to inject the fluid to be injected contained in a pocket into the network of fluid to be treated, while simultaneously the other pocket fills with fluid to be injected.
  • the actuating means make it possible to reverse this mechanism when the pocket being filled reaches a determined filling rate or when the quantity of fluid contained in the pocket being drained becomes less than a given value.
  • the injector is therefore completely autonomous and can therefore operate indefinitely as long as the operating fluids are available.
  • the distributors are of the drawer distributor type and operate in parallel:
  • one of these two distributors ensures the supply of auxiliary fluid to one of the enclosures and simultaneously the emptying of the second enclosure, -
  • the other distributor in parallel and simultaneously ensures the filling with fluid to be injected of the internal pocket of the enclosure during emptying and simultaneously the emptying of the internal pocket of the enclosure during filling.
  • auxiliary fluid supplying the enclosures generally comes from a tapping performed on the network and it is conveyed in a supply pipe.
  • the fluid to be injected is, for its part, injected into the network by means of an evacuation pipe connected to the network, downstream of the auxiliary fluid supply pipe.
  • the change of configuration of the distributors is also carried out by means of actuation means, either mechanical or hydraulic, adapted to allow frank and total switching, as will be seen below, so as to avoid accidental linking of the various fluid inlets and outlets which would cause the injector to jam.
  • this injector can advantageously be associated, according to another characteristic of the invention, with a proportioning module interposed on the network of fluid to be treated downstream of the connection of the auxiliary fluid supply pipe and upstream of the connection of the evacuation pipe for the fluid to be injected, said proportioning module being adapted to introduce, for a given flow rate of fluid to be treated, a pressure drop of determined value.
  • the auxiliary fluid supply pipe is then adapted to introduce a pressure drop proportional to the pressure drop introduced by the proportioning module, in a determined ratio of this pressure drop.
  • the flow of fluid to be treated deflected by the auxiliary fluid pipe is therefore proportional to the flow of this fluid to be treated. So if this fluid flow increases or decreases, the diverted flow increases or decreases in the same proportions.
  • the flow rate of injected fluid being, by the very design of the device, strictly identical to the flow rate of auxiliary fluid supplying an enclosure, this injector thus makes it possible to obtain a constant injection ratio.
  • the proportioning module consists of a bundle of hollow profiles of determined section; in addition, on the auxiliary fluid supply pipe, there is interposed a proportional element of length and cross section adapted to give it a hydraulic behavior close to that of the beam profiles so as to introduce a pressure drop allowing it to deflect a given flow rate of the fluid to be treated.
  • the injection ratio is therefore determined by comparing two identical fluids and therefore of the same viscosity circulating in neighboring hydraulic behavior profiles.
  • these storage means consist of an unclosed tank arranged so as to be in charge with respect to the distribution network. This reservoir can therefore be re-supplied without causing disturbances to the operation of the installation. It should also be noted that the simplicity of this storage mode allows the acquisition of large volumes of storage for very low costs. In addition, the fact of positioning the tank under load with respect to the injector itself makes it possible to supply the latter with a fluid whose supply pressure is sufficient to allow the filling of the internal pockets of the speakers and cause the switching distributors, as we will see below.
  • the means for storing the solution may consist of at least one closed tank containing a soluble product and provided with a fluid inlet connected to a fluid supply pipe and with a fluid outlet connected to one of the distributors by channeling means.
  • This second embodiment allows the use of raw materials in a solid form of easier use and requiring only a limited volume for their storage.
  • the device is provided with two reservoirs arranged in series and comprises by-pass means adapted to allow one or the other reservoir to be isolated.
  • This second embodiment therefore also makes it possible to obtain a saturated solution under pressure, allowing easy filling of the internal pockets of the enclosures of the injector and switching of the distributors.
  • These tanks can, moreover, be used, either in series, or in backup of the other, the latter solution offering the possibility of filling a tank without interrupting the operation of the installation.
  • these closed tanks can, in addition, be used in combination with: a proportioning module interposed on the means for channeling the solution and suitable for introducing, for a given solution flow rate, a pressure drop of determined value,
  • bypass line connected, on the one hand, to the fluid supply line, upstream of the tanks and, on the other hand, to the means of channeling the solution, downstream of the proportioning module, said line of bypass being adapted to introduce a pressure drop proportional to the pressure drop introduced by the proportioning module, in a determined ratio of this pressure drop.
  • FIG. 3 is a diagrammatic section of a first embodiment of the actuation means of a distribution system belonging to a device according to the invention (the various pipes connected to the device not being shown),
  • FIG. 4 is a schematic section of a second embodiment of the means for actuating a distribution system, the pipes connected to the device not being shown,
  • FIG. 5 is a schematic section of a third embodiment of the means for actuating a distribution system, the pipes connected to the device not being shown,
  • FIG. 6 is a diagrammatic section of a fourth embodiment of the actuation means of a distribution system, the pipes connected to the device not being shown,
  • FIGS. 7a and 7b illustrate the implementation of two distributors belonging to a device according to the invention
  • FIGS. 8a, 8b, 8c illustrate the implementation of actuation means in accordance with the first embodiment of these switching means
  • FIGS. 9a, 9b, 9c illustrate the use of actuation means according to the second embodiment
  • FIGS. 10a, 10b, 10c illustrate the use of actuation means according to the third embodiment
  • the device for injecting a solution into a hydraulic distribution network comprises means for storing and supplying the solution to be injected, a hydraulic injector intended to allow the injection of the solution into a hydraulic distribution network, and a proportioning module interposed on this supply network hydraulic and allowing to obtain a constant injection ratio.
  • the means for storing and supplying the solution to be injected consist of an open tank 1 arranged at a determined height above the hydraulic injector 11 so as to be in charge with respect to the latter.
  • This reservoir is intended to be filled with a solution to be injected and is connected via a solution supply pipe 2 to the hydraulic injector 11.
  • this reservoir can be replaced by two closed reservoirs, such as 3 supplied by an auxiliary hydraulic supply network 4 and containing a product soluble in water intended to be injected in the form of solution.
  • Each of these reservoirs has a fluid inlet connected to the hydraulic supply network 4 and, opposite this inlet, a fluid outlet. This arrangement allows the circulation of water in the tank so as to obtain a saturated solution of dissolved product.
  • These two closed tanks are arranged in series so that they can be used together. They can also be used, one as a backup to the other thanks to a bypass circuit 6a and a plurality of isolation valves such as 6b, making it possible to isolate a tank while ensuring the circulation of the water in the second tank and the supply of the hydraulic injector 11 with solution to be injected.
  • the storage means allow continuous operation of the injection device.
  • the supply storage means can also be associated with a proportioning module 5a, consisting of a bundle of hollow profiles and interposed on the solution supply pipe 2 so as to introduce, for a given flow of solution, a determined pressure drop.
  • the device also has a bypass line 5b connected, on the one hand, to the hydraulic supply network 4 and, on the other hand, to the solution supply line 2 in downstream of the proportioning module.
  • a proportioning element 5c adapted to introduce a pressure drop proportional to the pressure drop introduced by the proportioning module 5a.
  • This pipe thus makes it possible to divert a determined part of the water flow supplying the tanks 3 and therefore modify the concentration of the solution in product to be injected.
  • the advantage lies in the possibility of providing an unsaturated solution of determined concentration. Indeed, the solubility of a product being a function of the temperature of the water, a variation in temperature can cause crystallization of the dissolved product when the solution is saturated.
  • the second component of the injection device consists of a proportioning module 7 interposed on the supply network 8 into which the solution is injected.
  • This module consists of a bundle of hollow profiles 9 of determined section and length.
  • This proportioning module 7 can in particular consist of a bundle of tubes or conduits of various sections (square, rectangular, hexagonal, etc.) or thin blades.
  • proportional mo.dules are determined so as to introduce a small pressure drop substantially between 0.025 bars and 0.2 bars, pressure drop substantially proportional to the length of the beam and the speed of the water.
  • this module is used in association with an auxiliary fluid supply pipe 10 connected, on the one hand, to the hydraulic distribution network 8 upstream of the proportioning module and, on the other hand, on the hydraulic injector 11.
  • auxiliary fluid supply pipe 10 connected, on the one hand, to the hydraulic distribution network 8 upstream of the proportioning module and, on the other hand, on the hydraulic injector 11.
  • On this pipe 10 is interposed a proportioning element 10a whose passage section and length are adapted to give it a hydraulic behavior close to that of each profile of the beam of the proportioning module 7.
  • This element 10a therefore makes it possible to deflect part of the hydraulic flow in a determined ratio of this flow.
  • This flow rate ratio has, moreover, the advantage of remaining constant whatever the flow variations in the hydraulic network 8.
  • Each flow variation in fact causes a variation in the same .proportions of the flow of fluid diverted by the pipe 10.
  • the flow rate of solution injected into this hydraulic network 8 being strictly identical to the flow rate of auxiliary fluid, the proportioning module therefore makes it possible to obtain a constant injection ratio.
  • the third component of the injection device consists of a hydraulic injector 11.
  • This injector consists of a hollow cylindrical body internally divided into three compartments 12a, 12b, 13 by two sealed walls 14: two peripheral compartments 12a, 12b each constituting a hydraulic enclosure and a central compartment 13.
  • each enclosure 12 outside the pocket 15 determines, for its part, a chamber (B1, B2) whose capacity is complementary to the volume of the pocket.
  • each of the chambers 12a, 12b and each of the pockets 15a, 15b are provided with a mouth for the passage of fluid.
  • the constituent materials of this injector are studied to have a great chemical inertness and in particular to be insensitive to agricultural chemical agents.
  • the injector body can be made of stainless steel and the pockets of polyethylene.
  • this injector whose length is of the order of a meter, is therefore easy to transport.
  • the central compartment 13 contains two 5/2 switchable distributors 16, 17 of the drawer type.
  • the first distributor 16 includes:
  • the second distributor 17 comprises:
  • Each of these distributors 16, 17 with drawer is adapted to present two states in which it puts in communication, in a conventional manner, on the one hand, a supply line 2 (or 10) with one of the transfer lines 18a, 18b (or 20a, 20b) and, on the other hand, the other transfer line 18a, 18b (or 20a, 20b) with an evacuation line 19 (or 21).
  • this injector is therefore designed to introduce low pressure drops located mainly at the distributors 16, 17. These pressure drops are also easily quantified as reliable and substantially constants in the range of solution flow rates to be injected.
  • these pressure drops can therefore be introduced into the calculations in the form of a constant.
  • three data are taken into account: the pressure drop introduced by the auxiliary fluid supply pipe 10 and its proportional element 10a, the pressure drop introduced by the injector 11 and the concentration of dissolved product in the solution. The last two data are generally fixed when the installation starts, so it is possible to modify the injection ratio at any time by changing the line 10, an operation which is almost instantaneous.
  • the distributor 16 connects the supply supply line in solution 2 and a bag 15a via the transfer line 18a. Simultaneously, it puts the other pocket 15b in communication with the evacuation pipe in solution 19 via the transfer pipe 18b.
  • the distributor 17 is in the state where it communicates the auxiliary fluid supply pipe 10 and the enclosure 12b provided with the internal pocket 15b during emptying, by means of the transfer pipe 20b . Simultaneously, it puts the other enclosure 12a in communication with an evacuation outlet 21 from this distributor.
  • the distributor 17 keeps the other enclosure 12a in communication with an evacuation outlet 21 from this distributor.
  • the second pocket 15a is filled with solution by expelling the water contained in the enclosure 12a.
  • the bag 15b is emptied into the supply network 8 is therefore carried out by virtue of the pressure difference existing between the connection points on the main network 8 of the auxiliary fluid supply line 10 and the evacuation line in solution 19.
  • the flow rate of solution injected into the supply network is strictly identical to the flow rate of auxiliary fluid supplying the enclosure 12b. This injection flow therefore varies in the same proportions as the flow of the hydraulic network 8.
  • the water consumption of this injector is therefore equal to a volume of water per volume of solution injected. (With the exception of the low water consumption necessary for the operation of the actuation means described below).
  • the bag 15a is filled with solution thanks to the pressure of the supply network 2 of this solution (open tank 1 under load or supply pressure of the fluid supplying the closed tanks 3) and the venting the enclosure 12a when filling this pocket.
  • the solution supply network 2 is also calculated to allow filling of the bag 15a faster than emptying the bag 15b so as to avoid a drop or interruption in the flow of solution injected, without however achieving this. filling too quickly, which would result in a high switching frequency and eventually a blockage of the device.
  • the switching of the device enabling it to operate continuously is controlled by actuation means which are described below with reference to FIGS. 3, 4, 5, 6.
  • actuation means which are described below with reference to FIGS. 3, 4, 5, 6.
  • the distributors 16, 17 are switched between their two states so as to allow the bag and the enclosure to be filled before being emptied and simultaneously the bag and the enclosure to be emptied before being filled (FIG. 7b) .
  • these actuation means are requested when the bag being filled reaches a given filling rate. This is due to the position of this pocket, the end of which is fixed to the removable cap 11a of the injector. Switching is then carried out thanks to the pressure of the network 2 supplying solution. Another solution can be considered, consisting in fixing the end of the pocket 15 on a sealed wall 14, as mentioned above. In this case, the actuation means are controlled when the volume of the bag during emptying becomes less than a given value. Switching is therefore carried out by virtue of the pressure difference existing between the connection points, on the main network, of the auxiliary fluid supply pipe 10 and the discharge pipe 19 of the solution.
  • this second solution requires the different networks to be determined so that the emptying of a bag is faster than its filling in order to avoid too high filling rates and in the long run deterioration of these pockets or blocking the device.
  • Figures 3, 4, 5, 6 show different embodiments of the actuating means allowing, for a given filling rate of a bag, to invert the position of the dispenser 16, 17. These different actuating means would be identical if the pockets 15 were fixed on the waterproof walls 14. In this case, they would then be contained inside these pockets.
  • the actuation means shown in FIG. 3 comprise means for driving the drawer of each distributor 16, 17, adapted to synchronize said drawers so as to arrange the distributors in one or the other of their states under the action of a force exerted by the end of a pocket 15 during its filling (or during its emptying if the pocket is fixed on the sealed wall 14).
  • the drive means are also associated with holding means adapted to exert a retaining force aimed at keeping each drawer in one of its operating positions as long as the force exerted by the pocket 15 is less than this retaining force and to allow the movement of said drawers otherwise.
  • the drive means include displacement means integral with the end of each drawer and consisting of two plates 22 made of a magnetic material, each arranged in an enclosure 12 and connected together by a connecting pin 23. These plates are further provided facing each distributor 16, 17 of rods such as 24 extending orthogonally to their flat surface so as to pass through the sealed wall 14 and provided with one end fixed to the end of a drawer so as to extend it axially. When moving these trays therefore cause a synchronized movement of the drawers of each distributor 16, 17. It should be noted that the use of two distributors arranged in line results in the removal of the rods 24, the axis 23 being able to be fixed directly to the ends of the drawers.
  • the drive means also comprise elastic return means 25 made up of springs fixed, on the one hand, to a plate 22 and, on the other hand, to a support member 26 of circular shape arranged in each enclosure 12 of so as to serve as a stop at one end of the pocket 15 of this enclosure, during filling thereof.
  • the holding means consist in turn of two magnets 27a, 27b mounted on the partition wall 14 so as to be able to exert a force of attraction on a plate 22a, 22b, when the latter is nearby.
  • the plates 22a, 22b are arranged so that one of them (in example 22b) is pressed against the magnet 27b located opposite, the second plate (in l 'example 22a) being separated from the magnet located opposite 27a. These positions correspond to a state of the distributors 16, 17 allowing the filling of the internal pocket 15a of the enclosure 12a in which the plate 22a is located.
  • the distributors whose drawers are integral with the rods 24 have, in turn, changed state so as to allow the emptying of the bag 15a and the filling of the bag 15b.
  • each pocket 15a being emptied no longer exerts force on the support member 26a facing it, while that the pocket being filled 15b does not yet apply any force to the support member 26b facing it.
  • Each plate 22 therefore remains in the position established during the previous switching and this until the pocket being filled 15b abuts against the support member 26b facing it ( Figure 8c) and causes a new change of valve status 16, 17.
  • actuation means described above therefore allow a synchronized change of state of the distributors 16, 17 with frank and total switching and thus avoid accidental communication of all the fluid inputs and outputs which would cause the device to stop.
  • actuation means allow the installation to operate indefinitely as long as the operating fluids are available.
  • Figures 4, 5 and 6 illustrate three more embodiments of actuating means.
  • actuating means comprise means for moving each drawer, constituted by two movable plates 28a, 28b arranged in the central compartment 13, on either side of the distributors 16, 17. These plates are provided, opposite each distributor 16, 17 of rods such as 29 extending orthogonally to their flat surface, and provided with one end fixed to the end of a drawer so as to extend it axially.
  • each of the plates 28a, 28b is associated with a sealed chamber 30 of which this plate constitutes a movable bottom wall.
  • each tray is provided on its periphery with an O-ring allowing the airtightness of the chamber to be preserved, during the movement of said tray.
  • Each of these chambers 30 is provided with a flow passage mouth connected to a distribution system (31-37; 38-47; 55-59) associated with piloting means adapted to allow the filling of a chamber. (for example 30a) and simultaneously allow the emptying of the second chamber (for example 30b).
  • piloting means adapted to allow the filling of a chamber. (for example 30a) and simultaneously allow the emptying of the second chamber (for example 30b). This operation results in a sliding of the plates 28 inside the chambers 30 and, consequently, a displacement of the drawers of the distributors 16, 17 and a change of state of these distributors.
  • FIG. 4 represents a first embodiment of distribution systems.
  • each distribution system consists mainly of an auxiliary distributor 38 disposed in the central compartment 13 near a chamber 30.
  • This distributor comprises three internal compartments 39, 40, 41 separated by walls 42, 43 provided with an orifice 44, 45:
  • a central compartment 39 provided with a fluid passage mouth 39a connected to a chamber 30,
  • peripheral compartment 40 provided with a fluid outlet 40a opening into the open air
  • a peripheral compartment 41 provided with a fluid inlet 41a in an auxiliary fluid. It should be noted that this auxiliary fluid generally comes from a tapping carried out on the distribution network 8.
  • Each auxiliary distributor 38 is further provided with a shutter 46 comprising two needles 47 arranged opposite and spaced apart by a distance adapted to allow the flow of a fluid through a single orifice 44 or
  • FIG. 5 represents a second embodiment of distribution systems.
  • the distribution systems consist mainly of two auxiliary distributors 31 and a distributor 37 annex.
  • the two auxiliary distributors 31 are arranged in the central compartment 13 near a chamber 30 and include two internal compartments 32, 33 separated by a wall 34 provided with an orifice 35.
  • One of these compartments 32 is provided with an outlet of fluid 32a connected to the annex distributor 37 while the second compartment 33 is provided with a fluid inlet (33a) connected to a supply pipe whose other end is generally connected to the distribution network 8.
  • This distributor 31 further comprises a shutter 36 provided with a needle adapted to obstruct the orifice 35 formed in the separation wall 34.
  • the annex distributor 37 is, for its part, provided with a main fluid inlet 37a generally connected to the network distribution 8, two secondary fluid inlets 37b connected to the outlets 32a of the aforementioned auxiliary distributors 31, two fluid passage openings 37c each connected to a chamber 30 and two fluid outlets 37d opening into the open air.
  • This dispenser thus has, in a conventional manner, two states in which the main fluid inlet 37a is in communication with one or the other mouth 37c, the other mouth 37c being in communication with a fluid outlet. 37d.
  • a bi-stable reversing device such as a conical spring (not shown), a change of state of this auxiliary distributor.
  • the distribution systems (31-37; 38-47) described above with reference to Figures 4 and 5 are also associated with control means (48, 50, 54) adapted to control for a determined volume of the bag 15 during filling (or during emptying) the supply of fluid to one of the chambers 30, while allowing the emptying of the second chamber 30. This gives a sliding of the plates 28 inside the chambers 30 and therefore a synchronized movement of the drawers of the distributors 16, 17.
  • control means comprise, for each auxiliary distributor (31; 38) a support member 48 disposed in an enclosure 12, so as to act as a stop at the end of the internal pocket 15 of this enclosure, during filling of this pocket.
  • This support member 48 comprises on its face opposite the pocket 15 a connecting pin 50 extending orthogonally to said face, so as to pass through the partition wall 14; this axis is further provided with an end fixed to the end of the shutter (36; 46) of the auxiliary distributor (31; 38).
  • each distribution system further comprises positioning means 51, 52, 53 of each shutter (36; 46).
  • These positioning means consist of two juxtaposed grooves 51, formed on the periphery of the connecting axis 50 and of a ball 52 of dimensions adapted to allow its housing in each of the grooves in which it is held by means of a spring 53.
  • ball means any member capable of being housed and kept under pressure in a groove 51, for example a ratchet or a needle, etc.
  • These positioning means can also consist of a magnet placed at the level of the partition wall 14, facing the support member 48. These magnets thus make it possible to exert a force of attraction which increases when the distance between the member 48 and this magnet decreases, that is to say as the bag 15 is filled. Thus, for a given distance between magnet and support member, the latter is pressed against the magnet.
  • These positioning means therefore define two operating positions of the shutter (36; 46) of the auxiliary distributors (31; 38): a first position, called the open position, allowing the supply of the chamber 30 (FIG. 4) or respectively of the annexed fluid distributor 37 (FIG. 5) and a second position, called the closed position, closing this supply.
  • a first position called the open position
  • a second position called the closed position
  • the device shown in FIG. 5 must be in a configuration allowing the filling of a chamber 30 and simultaneously the emptying of the second chamber 30 and thus allowing correct positioning of the distributor drawer 16, 17.
  • the device represented in FIG. 4 can be found, when the installation starts, in a configuration in which the two auxiliary distributors 38 prohibit the supply or the emptying of the chambers 30, the drawer of each distributor 16, 17 then being in an intermediate position between its operating positions.
  • initial offset means (not shown) making it possible to position the shutters 46 of each auxiliary shutter 38 in reverse.
  • the means for piloting the shutter of each auxiliary distributor (31; 38) further comprise return means adapted to cause this shutter to move from its open position to its closed position.
  • These return means consist of a spur 54 extending orthogonally relative to one of the faces of a movable plate 28 so as to protrude by relative to the bottom of the corresponding chamber 30.
  • this spur 54 is adapted to come into contact and exert a force on the end of a shutter (36; 46) during a movement of the plate 28 causing the emptying of the corresponding chajnbre 30.
  • This return force exerted by the sting 54 can, in addition, be added, for safety reasons, in the embodiment shown in FIG. 5, of a force exerted on the support member 48 by springs 49 bearing, on the one hand, on this support member and, on the other hand, on the partition wall 14.
  • FIG. 6 represents a fourth embodiment of an auxiliary distribution system.
  • each distribution system consists mainly, on the one hand, of a bore 55 formed in the partition wall 14 and, on the other hand, of a shutter 59 of a shape adapted to allow its sliding in this bore 55.
  • Each bore 55 thus opens, on the one hand, into a chamber 30 and, on the other hand, into an enclosure 12 while the shutter 59 of greater length protrudes relative to the wall 14, in both bedroom and enclosure.
  • the wall 14 are further formed three conduits 56, 57, 58 arranged orthogonally to the bore 55 so as to open into this bore at a peripheral groove formed on its periphery.
  • the first conduit 56 constituting a fluid inlet is connected to an auxiliary fluid supply pipe;
  • the second conduit 57 constituting a fluid passage mouth is connected to a chamber 30;
  • the third conduit 58 constituting a fluid outlet opens into the open air.
  • the shutter 59 for its part, consists of a hollow cylindrical body closed at its two ends and provided on its cylindrical wall with three orifices arranged so as to allow a flow, either between the fluid inlet 56 and the fluid passage mouth 57, or between the fluid passage mouth 57 and the fluid outlet 58, the switching between these two positions being obtained when the shutter slides in the bore 55.
  • the shutter 59 is further provided on its periphery with O-rings placed on either side of the set of holes made on its peripheral wall.
  • I n i t i a l e m e n t, l e s d i s t r i b u t e u r s auxiliary 38 of the device shown in Figure 9a are in reverse positions and this thanks to the initial shift means.
  • the fluid inlet 41a is in communication with the mouth 39a, while for the second, this mouth 39a is placed in communication with the fluid outlet 40a. Consequently, one of the sealed chambers (in Example 30b) is called upon to empty while the other chamber 30a is called upon to fill and the drawers of the distributors 16, 17 are therefore moved between their operating positions.
  • the distributors 16, 17 allow the filling of a pocket and an enclosure (in example 15a and 12b) and the emptying of the other pocket and of the other enclosure 15b and 12a.
  • the pocket 15a during filling gradually occupies the entire volume of the enclosure 12a and at the end of the race is supported on the support member 48 on which it exerts an increasing force.
  • this force becomes greater than the force necessary to move the ball 52 from one groove 51 to the other, the shutter 46 is moved so that the inlet 41a of the auxiliary distributor 38 is connected to the mouth 39a, while the other auxiliary distributor 38 was not solicited, its mouth 39a remains in communication with its output 40a.
  • the chamber 30b therefore fills with fluid while the chamber 30a is emptied.
  • the movable plates 28a, 28b are therefore moved and drive with them the drawers of the distributors 16, 17 so as to control a change of framing leading to the emptying of the bag and the enclosure 12b, 15a previously being filled and simultaneously filling the bag and the enclosure 12a, 15b previously being emptied.
  • the movable plate 28a of the chamber 30a drives with it the spur 54 which comes into contact with one end of the shutter 46 on which it exerts a force tending to repel this shutter.
  • the shutter 46 is moved to its closed position where it prevents a flow of fluid between the inlet 41a and the mouth 39a.
  • the embodiment of the actuation means has the same mode of operation as the device described above.
  • the shutter 36 of the auxiliary distributor 31 is moved so as to allow a flow of fluid between the fluid inlet 33a and the fluid outlet 32a.
  • One of the secondary fluid inlets 37b of the auxiliary distributor 37 is therefore supplied with fluid, which results in a frank switching of said distributor and makes it possible to fill the chamber 30b and simultaneously empty the chamber 30a and consequently causes the drawers of the distributors 16, 17 to be displaced.
  • the shutters 36 of the two auxiliary distributors 31 are in similar positions where they obstruct the orifice 34 formed in the communication wall 35.
  • the injector the operating mode of which is illustrated in FIGS. 11a, 11b, 11e, has the advantage of allowing the switching of the distributors 16, 17 without requiring the interposition of a support member and a additional distributor.
  • the plate 28a also comes to abut against the end of the shutter 59 positioned in the chamber 30a and pushes back this shutter up to a standby position where two of the orifices provided on its outer wall are opposite the mouth 57 and respectively the fluid outlet 58.
  • the two shutters are therefore in the same standby position (FIG. 11b ) where they obstruct the fluid inlet 56 and this until the pocket 15b comes into contact with the end of the shutter located in the enclosure 12b, thus causing a new switching (FIG. 11).
  • the four embodiments of the actuating means therefore consist of means adapted to be positioned in a given fixed position, making it possible to be protected against any change of state of the distributors 16, 17, and this as long as these actuating means are not requested by the pocket during filling (or during emptying if this pocket is fixed to the wall 14). In addition, when requested, they cause synchronized, frank and total switching of the distributors 16, 17.
  • the solution may consist in combining the advantages of both mechanical and hydraulic solutions. For this, it is sufficient to interpose between the two plates 28 of a hydraulic actuation system, a mechanical actuation system (plates 22 connected by an axis 23, springs 25 and magnets 27) against the springs of which the plates 28 come into support during their movement.
  • the filling of the bag is never braked, except for the negligible effort to switch the auxiliary distributor (31; 38), and moreover the change of state of the distributors 16 and 17 takes place almost instantaneously .
  • the injection ratio therefore remains constant for substantially the entire operating time of the injector.

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Abstract

Ce dispositif comprend des moyens de stockage et d'alimentation (1, 2) en fluide à injecter, un injecteur (11) et un module proportionnant (7) permettant d'obtenir un rapport d'injection constant. L'injecteur (11) comprend deux enceintes (12) munies chacune d'une poche (15) étanche, de volume variable. Cet injecteur comprend, en outre, deux distributeurs (16, 17): un premier distributeur (16) assurant le remplissage en fluide à injecter d'une poche (15a) et simultanément la vidange de l'autre poche (15b); un deuxième distributeur (17) assurant en parallèle, le remplissage en un fluide auxiliaire de l'enceinte (12b) contenant la poche (15b) en cours de vidange et simultanément la vidange de l'autre enceinte (12a). L'injecteur (11) comprend enfin des moyens d'actionnement adaptés pour engendrer, en synchronisme, une commutation des distributeurs (16, 17) de façon à inverser le rôle des enceintes (12) et des poches (15).

Description

DISPOSITIF POUR L'INJECTION D'UN FLUIDE DANS UN RESEAU
L'invention concerne un dispositif permettant d'injecter un fluide dans un réseau de distribution. L'invention s'applique en particulier pour l' injection d'engrais liquides ou solubles, ou de produits phytosanitaires dans les réseaux d'irrigation ou d'adduction, ou encore pour l'injection de solutions d'entretien dans les réseaux de micro-irrigation.
Plusieurs types de dispositif visant cet objectif sont actuellement disponibles sur le marché.
Un premier dispositif met en oeuvre des pompes doseuses qui permettent d'injecter une quantité de solucion proportionnelle au débit de fluide à traiter, et ce, en continuité tant que les fluides sont disponibles. Toutefois, ces pompes doseuses présentent l'inconvénient majeur de requérir une source d'alimentation électrique. En effet, outre les surcoûts d'investissements et d'exploitation, la nécessité d'une source électrique rend problématique l'utilisation de pompes doseuses dans de nombreuses régions totalement démunies de réseaux d'alimentation électriques. De plus, ces pompes doseuses comprennent un nombre important de pièces en mouvement (clapets, pistons...) sujettes à une usure prématurée et réclament donc un stock permanent en pièces de rechange et une main-d'oeuvre qualifiée.
Pour pallier à ces inconvénients plusieurs types de dispositif fonctionnant sans besoins électriques ont été mis au point. Le dispositif le plus rudimentaire est constitué d'une tuyère de Venturi à cbnes divergents intercalée sur la canalisation de fluide à traiter. Cette tuyère crée une perte de charge qui permet d'obtenir, à un niveau donné du cône, une pression dans la canalisation inférieure à la pression atmosphérique, et peut donc autoriser l'aspiration de la solution à injecter, si la canalisation d'alimentation de cette solution est judicieusement raccordée. Ce dispositif présente l'avantage de ne posséder aucune pièce en mouvement. Cependant, il présente deux inconvénients majeurs. Tout d' abord , le rapport de dilution est proportionnel au carré de la vitesse du fluide principal et non au débit de fluide et n'est donc pas constant. Ce dispositif crée, en outre, de très importantes pertes de charge qui peuvent absorber jusqu'à 70 % de l'énergie du fluide à traiter. Des dispositifs plus élaborés ont donc été mis au point, visant à pallier ces inconvénients.
Un de ces dispositifs est constitué d'un injecteur hydraulique pour lequel le dosage en solution à injecter est constant et est réalisé par le mouvement alternatif d'un piston volumétrique hydraulique. La cadence du piston et donc le volume horaire de solution injectée sont régulés au moyen d'une vis micrométrique. Ce dispositif, outre son autonomie, permet donc d'injecter une solution, en continuité, tant que les fluides moteurs sont disponibles. Cependant, la quantité de solution injectée dans le réseau principal est constante (sauf intervention manuelle sur la vis micrométrique) et ne prend pas en ligne de compte les variations de pression ou de débit du fluide principal. En outre, ce dispositif comprend de nombreuses pièces en mouvement sujettes à une usure prématurée.
Pour pallier au premier inconvénient de ce dispositif, (rapport de dilution non constant), il existe également sur le marché un doseur proportionnel constitué d'un piston principal muni de deux clapets alternativement fermés et ouverts lors du mouvement de ce piston. Ce doseur étant intercalé sur la canalisation de fluide à traiter, la cadence du piston est donc fonction du débit de ce fluide. En outre, ce piston comporte dans son prolongement une petite pompe constituée d'un piston plongeur qui permet d'aspirer et d'introduire le produit de traitement dans la canalisation de fluide à traiter. Les cadences du piston principal et par conséquent du piston plongeur sont donc proportionnelles au débit et le rapport de dilution reste constant. Cependant, si ce type de dispositif se montre performant pour des installations à faible débit, il présente de nombreux inconvénients lors de son utilisation pour des installations importantes. En effet, un débit important entraîne une cadence trop rapide du piston et par conséquent des problèmes d'usure, des pertes de charges importantes et finalement un mauvais fonctionnement du dispositif. Ce doseur est donc réservé pour des installations à faibles débits, dans lesquelles il introduit malgré tout des pertes de charges relativement importantes.
Un autre dispositif visant à supprimer les pièces mécaniques en mouvement est réalisé à partir de l'association d'un mélangeur et d'un élément proportionnant. Le mélangeur est constitué d'un baril doté d'une poche interne remplie d'une solution à injecter. Ce baril est doté d'une entrée d'alimentation reliée au réseau de distribution du fluide à traiter, tandis que la poche interne est reliée, au moyen d'une conduite introduisant une perte de charge déterminée, au réseau de distribution de fluide à traiter, en aval du piquage permettant l'alimentation du baril. Le remplissage du baril qui entraîne la vidange de la poche permet ainsi d'injecter dans le réseau de distribution une quantité de solution fonction de la pecte de charge introduite par la canalisation d'évacuation de cette solution. L'association de ce mélangeur avec un élément proportionnant intercalé sur le réseau de distribution principal et adapté pour introduire une perte de charge connue, permet donc d' injecter une quantité de solution sensiblement proportionnelle au débit du fluide à traiter. En effet, il suffit pour cela d'utiliser une canalisation d'évacuation de la solution à injecter introduisant une perte de charge proportionnelle à celle introduite par l'élément proportionnant. Il est toutefois à noter que la quantité de solution injectée est seulement "sensiblement proportionnelle" au débit de fluide principal, du fait que les comparaisons de pertes de charge sont réalisées sur des fluides de viscosité différente (fluide, solution) . De plus, et surtout, ce dispositif présente l'inconvénient majeur de ne pas permettre une utilisation en continu de l'installation. En effet, son autonomie est fonction de la contenance en solution à injecter du baril, ce qui oblige à arrêter l'installation pour changer ou remplir ce baril après un certain temps d'utilisation.
La présente invention se propose de fournir un nouveau dispositif pour l'injection d'une solution dans le réseau de distribution d'un fluide qui ne présente pas les défauts des dispositifs connus.
L'objectif essentiel de l'invention est donc de fournir un dispositif autonome fonctionnant sans apport électrique et permettant d'injecter en continuité un fluide dans an réseau de distribution, avec un rapport d'injection rigoureusement constant.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif de conception très simple et très fiable, sans pièce mécanique en mouvement.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif n'entraînant qu'une faible consommation d'eau, de l'ordre de un volume d'eau par volume de fluide injecté. Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif permettant une modification quasi instantanée du rapport d'injection.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif pouvant fonctionner pour de très faibles pressions et n'introduisant que de très faibles pertes de charge.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif facilement transportable, dont le branchement en parallèle sur un réseau est quasi instantané. Un autre objectif est de fournir un dispositif d'une grande inertie chimique, notamment insensible aux agents chimiques agricoles.
A cet ef f et, le dispositif visé par l'invention comporte, en premier lieu, un injecteur destiné à injecter un fluide dans un réseau et comprenant :
- une première enceinte hermétique divisée intérieurement en deux chambres (A1, B1) de volume variable présentant un volume total constant, chacune desdites chambres étant dotée d'une bouche de passage du fluide, - une deuxième enceinte hermétique divisée intérieurement en deux chambres (A2, B2) de volume variable présentant un volume total constant, chacune desdites chambres étant dotée d'une bouche de passage de fluide,
- un premier distributeur commutable possédant au moins une entrée de fluide à injecter, au moins une sortie de fluide à injecter et deux bouches de passage de fluide, ledit distributeur étant adapté pour présenter deux états, un état dans lequel l'entrée et la sortie de fluide à injecter se trouvent respectivement en communication avec l'une et l'autre bouche et un état dans lequel ces communications sont inversées,
- un deuxième distributeur commutable possédant au moins une entrée de fluide auxiliaire, au moins une sortie de fluide auxiliaire et deux bouches de passage de fluide, ledit distributeur étant adapté pour présenter deux états, un état dans lequel l'entrée et la sortie de fluide auxiliaire se trouvent respectivement en communication avec l'une et l'autre bouche et un état dans lequel ces communications sont inversées,
- des moyens de canalisation reliant la bouche d'une des chambres (A1, A 2) de chaque enceinte et une bouche du premier distributeur de sorte que, dans un état dudit distributeur, une desdites chambres A1 se remplisse de fluide cependant que l'autre chambre A2 se vide et que, dans l'autre état, le rôle de ces chambres soit inversé,
- des moyens de canalisation reliant la bouche de l'autre chambre (B1, B2) de chaque enceinte et une bouche du deuxième distributeur de sorte que, dans un état dudit distributeur, une desdites chambres B2 se remplisse de fluide cependant que l'autre chambre B1 se vide et que, dans l'autre état, le rôle de ces chambres soit inversé,
- des moyens d'actionnement des deux distributeurs, adaptés pour engendrer, en synchronisme, leur commutation entre leurs deux états, en vue de les disposer dans deux configurations où lesdits états sont inversés :
. une configuration dans laquelle une chambre A1 d'une enceinte se remplit et l'autre chambre B1 de ladite enceinte se vide cependant que dans l'autre enceinte la chambre B2 se remplit de fluide et la chambre A2 se vide,
. une autre configuration dans laquelle le rôle des chambres (A1, A2) est inversé de même que le rôle des chambres (B1, B2).
Par distributeur commutable, on entend tout système tel que clapets, vannes multivoies ou distributeurs à tiroir, apte à permettre une distribution de fluide.
Selon un mode de réalisation préférentiel, une des chambres (A1, A2) de chaque enceinte est constituée par une poche déformable et étanche adaptée pour occuper un volume variable à l'intérieur de ladite enceinte, l'autre chambre (B1, B2) de chaque enceinte étant constituée par le volume de ladite enceinte extérieu-r à la poche.
(Dans toute la suite, dans le but de faciliter la compréhension, le volume de l'enceinte, extérieur à la poche, sera dénommé enceinte et sera raccordé au deuxième distributeur alimenté en fluide auxiliaire ; parallèlement, les poches internes seront raccordées au premier distributeur alimenté en fluide à injecter. Il est bien entendu que la configuration inverse amène strictement les mêmes résultats. De plus les termes "amont" et "aval" se référeront au sens d'écoulement des fluides).
Ainsi cet injecteur permet d'injecter le fluide à injecter contenu dans une poche dans le réseau de de fluide à traiter, tandis que simultanément l'autre poche se remplit de fluide à injecter. Les moyens d'actionnement permettent d'inverser ce mécanisme lorsque la poche en cours de remplissage atteint un taux de remplissage déterminé ou alors lorsque la quantité de fluide contenue dans la poche en cours de vidange devient inférieure à une valeur donnée. L'injecteur est donc totalement autonome et peut ainsi fonctionner indéfiniment tant que les fluides moteurs sont disponibles.
De plus, sa mise en oeuvre ne requiert aucun apport électrique et sa fréquence de commutation, fonction du volume interne des poches, est très lente et ne conduit donc pas à des sollicitations pouvant entraîner une usure prématurée des différentes pièces en mouvement (distributeurs, moyens d'actionnement, poches...). Selon un mode de réalisation préféré, les distributeurs sont du type distributeurs à tiroirs et fonctionnent en parallèle :
- un de ces deux distributeurs assure l'alimentation en fluide auxiliaire d'une des enceintes et simultanément la vidange de la deuxième enceinte, - l'autre distributeur, parallèlement et simultanément assure le remplissage en fluide à injecter de la poche interne de l'enceinte en cours de vidange et simultanément la vidange de la poche interne de l'enceinte en cours de remplissage.
En outre, le fluide auxiliaire alimentant les enceintes provient généralement d'un piquage pratiqué sur le réseau et il est véhiculé dans une canalisation d'alimentation. Le fluide à injecter est, quant à lui, injecté dans le réseau par l' intermédiaire d'une canalisation d'évacuation raccordée sur le réseau, en aval de la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire.
Le fonctionnement de l'injecteur est donc entretenu par la différence de pression existant entre ces points de raccordement.
Le changement de conf iguration des distributeurs est en outre réalisé par l'intermédiaire des moyens d'actionnement, soit mécaniques, soit hydrauliques, adaptés pour permettre une commutation franche et totale, tel qu'on le verra ci-après, de façon à éviter une mise en liaison accidentelle des différentes entrées et sorties de fluide qui entraînerait un blocage de l'injecteur.
Afin de permettre l'injection d'un débit de f luide proportionnel au flux du réseau principal, cet inje-cteur peut être avantageusement associé, selon une autre caractéristique de l'invention, à un module proportionnant intercalé sur le réseau de fluide à traiter en aval du piquage de la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire et en amont du piquage de la canalisation d'évacuation du fluide à injecter, ledit module proportionnant étant adapté pour introduire, pour un débit de fluide à traiter donné, une perte de charge de valeur déterminée. Selon la présente invention, la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire est alors adaptée pour introduire une perte de charge proportionnelle à la perte de charge introduite par le module proportionnant, dans un rapport déterminé de cette perte de charge.
Le débit de fluide à traiter dévié par la canalisation de fluide auxiliaire est donc proportionnel au débit de ce fluide à traiter. Ainsi si ce débit de fluide augmente ou diminue, le débit dévié augmente ou diminue dans les mêmes proportions. Le débit de fluide injecté étant, de par la conception même du dispositif, strictement identique au débit de fluide auxiliaire alimentant une enceinte, cet injecteur permet ainsi d'obtenir un rapport d'injection constant.
Selon un mode de réalisation préféré, le module proportionnant est constitué d'un faisceau de profils creux de section déterminée ; de plus, sur la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire est intercalé un élément proportionnant de longueur et de section de passage adaptés pour lui conférer un comportement hydraulique voisin de celui des profils du faisceau de façon à introduire une perte de charge permettant rie dévier un débit donné d'e fluide à traiter.
La détermination du rapport d'injection est donc réalisée en comparant deux fluides identiques et donc de même viscosité circulant dans des profils de comportements hydrauliques voisins.
L ' u t i l i s a t i o n d ' u n e c a n a l i s at ion d'alimentation en fluide auxiliaire introduisant une perte de charge sensiblement égale à la perte de charge introduite par un des profils du module proportionnant permet donc d'obtenir un rapport d'injection sensiblement constant.
La précision ainsi obtenue est généralement suffisante pour la majorité des installations. Elle peut cependant être améliorée en intégrant dans le calcul de la perte de charge introduite par l'élément proportionnant un coefficient relatif aux pertes de charge introduites par la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire elle-même, et par l'injecteur au niveau des poches, des distributeurs, etc..
Afin de permettre un fonctionnement en continu de l'installation hydraulique sur laquelle est raccordé le dispositif, celui-ci comprend enfin selon une autre caractéristique de l'invention, des moyens de stockage et d'alimentation en fluide à injecter comprenant des moyens de stockage de cette solution ou d'un produit soluble adaptés pour pouvoir être ré-alimentés sans nécessiter l'arrêt de l' installation. Selon un mode de réalisation préféré, ces moyens de stockage sont constitués d'un réservoir non fermé disposé de façon à se trouver en charge par rapport au réseau de distribution. Ce réservoir peut donc être ré-alimenté sans entraîner de perturbations sur le fonctionnement de l'installation. Il est à noter en outre que la simplicité de ce mode de stockage permet l'acquisition de volumes importants de stockage pour des coûts très faibles. De plus, le fait de positionner le réservoir en charge par rapport à l'injecteur proprement dit permet d'alimenter celui-ci avec un fluide dont la pression d'alimentation est suffisante pour permettre le remplissage des poches internes des enceintes et entraîner la commutation des distributeurs, tel qu'on le verra plus loin.
Selon un autre mode de réalisation, les moyens de stockage de la solution peuvent être constitués d'au moins un réservoir fermé contenant un produit soluble et doté d'une entrée de f luide raccordée sur une conduite d'alimentation en fluide et d'une sortie de fluide reliée à un des distributeurs par des moyens de canalisation.
Ce deuxième mode de réalisation permet l'utilisation de matières premières sous une forme solide d'emploi plus aisé et ne nécessitant qu'un volume restreint pour leur stockage.
Généralement, le dispositif est doté de deux réservoirs disposés en série et comprend des moyens de by-pass adaptés pour permettre d'isoler l'un ou l'autre réservoir.
Ce deuxième mode de réalisation permet donc également d'obtenir une solution saturée sous pression, permettant un remplissage aisé des poches internes des enceintes de l'injecteur et la commutation des distributeurs. Ces réservoirs peuvent, en outre, être utilisés, soit en série, soit l'un en secours de l'autre, cette dernière solution offrant la possibilité de procéder au remplissage d'un réservoir sans interruption du fonctionnement de l'installation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ces réservoirs fermés peuvent, en outre, être utilisés en association avec : - un module proportionnant intercalé sur les moyens de canalisation de la solution et adapté pour introduire, pour un débit de solution donné, une perte de charge de valeur déterminée,
- une canalisation de dérivation raccordée, d'une part, sur la conduite d'alimentation en fluide, en amont des réservoirs et, d'autre part, sur les moyens de canalisation de la solution, en aval du module proportionnant, ladite canalisation de dérivation étant adaptée pour introduire une perte de charge proportionnelle à la perte de charge introduite par le module proportionnant, dans un rapport déterminé de cette perte de charge.
Ces dispositions permettent de solutionner les problèmes d'instabilité des solutions lors des variations de température. En effet, la solubilité d'un produit étant fonction de la température, une variation de température peut entraîner une précipitation et une cristallisation des produits dissous d'une solution saturée avec pour conséquence des dépôts dans les canalisations et, à la longue, une obstruction de ces canalisations. Ces problèmes se rencontrent principalement lorsque les installations sont mises hors fonctionnement.
L'adjonction d'un module proportionnant et d'une canalisation de dérivation permet d'obtenir une solution dont la concentration est parfaitement déterminée et fixée à une valeur, inférieure à la saturation, permettant de se garantir contre tout risque de cristallisation.
L'invention exposée ci-dessus dans sa forme générale sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des dessins annexés qui en présentent à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation ; sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description : - la f igure 1 est une coupe géné rale schématique sur un dispositif conforme à l'invention dans laquelle le réservoir de stockage de la solution est représenté à une échelle réduite par rapport aux autres constituants du dispositif, - la figure 2 est une coupe schématique à échelle réduite d'une variante des moyens d'alimentation et de stockage de la solution ,
- la figure 3 est une coupe schématique d'un premier mode de réalisation des moyens d'actionnement d'un système de distribution appartenant à un dispositif conforme à l'invention (les différentes tuyauteries raccordées au dispositif n'étant pas représentées),
- la figure 4 est une coupe schématique d'un deuxième mode de réalisation des moyens d'actionnement d'un système de distribution, les tuyauteries raccordées au dispositif n'étant pas représentées,
- la figure 5 est une coupe schématique d'un troisième mode de réalisation des moyens d'actionnement d'un système de distribution, les tuyauteries raccordées au dispositif n'étant pas représentées,
- la figure 6 est une coupe schématique d'un quatrième mode de réalisation des moyens d'actionnement d'un système de distribution, les tuyauteries raccordées au dispositif n'étant pas représentées,
- les figures 7a et 7b illustrent la mise en oeuvre de deux distributeurs appartenant à un dispositif conforme à l'invention,
- les figures 8a, 8b, 8c illustrent la mise en oeuvre de moyens d'actionnement conformes au premier mode de réalisation de ces moyens de commutation,
- les figures 9a, 9b, 9c illustrent la mise en oeuvre de moyens d'actionnement conformes au deuxième mode de réalisation, - les figures 10a, 10b, 10c illustrent la mise en oeuvre de moyens d'actionnement conformes au troisième mode de réalisation,
- les figures lia, 11b, lie illustrent la mise en oeuvre de moyens d'actionnement conformes au quatrième mode de réalisation.
(Dans toute la suite, afin de faciliter la compréhension, le dispositif sera considéré comme injectant une solution et raccordé sur un réseau de distribution hydraulique).
Le dispositif pour l'injection d'une solution dans un réseau de distribution hydraulique, représenté en exemple à la figure 1, comprend des moyens de stockage et d'alimentation en solution à injecter, un injecteur hydraulique destiné à permettre l'injection de la solution dans un réseau de distribution hydraulique, et un module proportionnant intercalé sur ce réseau d'alimentation hydraulique et permettant d'obtenir un rapport d'injection constant.
Les moyens de stockage et d'alimentation de la solution à injecter sont constitués d'un réservoir ouvert 1 disposé à une hauteur déterminée au-dessus de l'injecteur hydraulique 11 de façon à se trouver en charge par rapport à celui-ci. Ce réservoir est destiné à être rempli d'une solution à injecter et est relié par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation en solution 2 à l'injecteur hydraulique 11.
Selon un autre mode de réalisation (figure 2), ce réservoir peut être remplacé par deux réservoirs fermés, tels que 3 alimentés par un réseau annexe d'alimentation hydraulique 4 et contenant un produit soluble dans l'eau destiné à être injecté sous forme de solution. Chacun de ces réservoirs est doté d'une entrée de fluide raccordée au réseau d'alimentation hydraulique 4 et, à l'opposé de cette entrée, d'une sortie de fluide. Cette disposition permet la circulation de l'eau dans le réservoir de façon à obtenir une solution saturée en produit dissous.
Ces deux réservoirs fermés sont disposés en série de façon à pouvoir être utilisés ensemble. Ils peuvent également être utilisés, l'un en secours de l'autre grâce à un circuit de by-pass 6a et d'une pluralité de vannes d'isolement telles que 6b, permettant d'isoler un réservoir tout en assurant la circulation de l'eau dans le deuxième réservoir et l'alimentation de l'injecteur hydraulique 11 en solution à injecter. Ainsi, quel que soit leur mode de réalisation, (un réservoir ouvert ou deux réservoirs fermés), les moyens de stockage autorisent un fonctionnement en continu du dispositif d'injection.
Dans le mode de réalisation correspondant aux réservoirs 3 fermés, les moyens de stockage en alimentation peuvent également être associés à un module proportionnant 5a, constitué d'un faisceau de profils creux et intercalé sur la canalisation d'alimentation en solution 2 de façon à introduire, pour un débit donné de solution, une perte de charge déterminée. Associé à ce module proportionnant, le dispositif est également doté d'une canalisation 5b de dérivation raccordée, d'une part, sur le réseau d'alimentation hydraulique 4 et, d'autre part, sur la canalisation d'alimentation en solution 2 en aval du module proportionnant. Sur cette canalisation 5b est intercalé un élément proportionnant 5c adapté pour introduire une perte de charge proportionnelle à la perte de charge introduite par le module proportionnant 5a Cette canalisation permet ainsi de dévier une partie déterminée du débit d'eau alimentant les réservoirs 3 et donc de modifier la concentration de la solution en produit à injecter. L'intérêt réside dans la possibilité de fournir une solution non saturée et de concentration déterminée. En effet, la solubilité d'un produit étant fonction de la température de l'eau, une variation de température peut entraîner la cristallisation du produit dissous lorsque la solution est saturée.
Il est à noter que ce phénomène se rencontre fréquemment lorsque l'installation est hors fonctionnement. L'adjonction d'un débit donné d'eau dans la solution saturée sortant des réservoirs permet donc d'abaisser la concentration en produit dissous et élimine ainsi tout risque de cristallisation et donc d' obstruc tion des diverses canalisations.
Le deuxième élément constitutif du dispositif d'injection consiste en un module proportionnant 7 intercalé sur le réseau d'alimentation 8 dans lequel la solution est injectée. Ce module est constitué d'un faisceau de profils creux 9 de section et de longueur déterminées. Ce module proportionnant 7 peut notamment être constitué d'un faisceau de tubes ou de conduits de sections, diverses (carrée, rectangulaire, hexagonale...) ou de lames de faible épaisseur.
Ces prof ils creux peuven t également présenter, intérieurement, des restrictions de section entraînant des phénomènes de compression-dilatation de veines liquides. Ces restrictions, par exemple des chicanes, permettent d'obtenir une même perte de charge à partir de modules proportionnants beaucoup plus courts et plus compacts.
Ces mo.dules proportionnants sont déterminés de façon à introduire une faible perte de charge sensiblement comprise entre 0,025 bars et 0,2 bars, perte de charge sensiblement proportionnelle à la longueur du faisceau et à la vitesse de l'eau.
Afin de permettre l'injection d'un débit de solution proportionnel au débit hydraulique principal, ce module est utilisé en association avec une canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire 10 raccordée, d'une part, sur le réseau de distribution hydraulique 8 en amont du module proportionnant et, d'autre part, sur l'injecteur hydraulique 11. Sur cette canalisation 10 est intercalé un élément proportionnant 10a dont la section de passage et la longueur sont adaptées pour lui conférer un comportement hydraulique voisin de celui de chaque profil du faisceau du module proportionnant 7. Cet élément 10a permet donc de dévier une partie du flux hydraulique dans un rapport déterminé de ce flux. Ce rapport de débits présente, en outre, l'avantage de rester constant quelles que soient les variations de débit dans le réseau hydraulique 8. Chaque variation de débit entraîne en effet une variation dans les mêmes .proportions du débit de fluide dévié par la canalisation 10.
L'association du module proportionnant 7 et de la canalisation d'alimentation 10 munie de son élément proportionnant 10a, permet donc d'alimenter l'injecteur hydraulique en un fluide auxiliaire dont le débit varie dans les mêmes proportions que le débit du réseau hydraulique 8. Le débit de solution injectée dans ce réseau hydraulique 8 étant strictement identique au débit de fluide auxiliaire, le module proportionnant permet donc d'obtenir un rapport d'injection constant.
Afin de modifier ce rapport d'injection, il suffit d'utiliser des canalisations d'alimentation 10 dotées d'é léments proportionnants 10a de caractéristiques différentes. Dans la pratique, ces canalisations 10 sont facilement interchangeables et sont initialement étalonnées de façon à fournir une gamme étendue de rapports d'injection différents. Le troisième é lément consti tutif du dispositif d' injection consiste en un injecteur hydraulique 11. Cet injecteur est constitué d'un corps cylindrique creux divisé inté rieurement en trois compartiments 12a, 12b, 13 par deux parois 14 étanches : deux compartiments périphériques 12a, 12b constituant chacun une enceinte hydraulique et un compartiment central 13.
Les deux extrémités longitudinales de ce corps cylindrique et donc des enceintes 12a, 12b sont fermées au moyen de capuchons amovibles tels que lia. Sur la face interne de ce capuchon est fixée hermétiquement l'extrémité d'une poche 15a, 15b étanche qui délimite ainsi à l'intérieur de l'enceinte 12a ou 12b une chambre (A1, A2) de volume variable isolée hydrauliquement du reste de l'enceinte. L'extrémité de ces poches peut de même être fixée hermétiquement sur une paroi étanche 14 de séparation. Le choix entre l'une ou l'autre solution conditionnera le mode de fonctionnement de l'injecteur, comme on le verra ci-après. Le volume de chaque enceinte 12 extérieur à la poche 15 détermine, quant à lui, une chambre (B1, B2) dont la capacité est complémentaire du volume de la poche. En outre, chacune des enceintes 12a, 12b et chacune des poches 15a, 15b sont dotées d'une bouche de passage de fluide.
Les matériaux constitutifs de cet injecteur sont étudiés pour posséder une grande inertie chimique et notamment être insensibles aux agents chimiques agricoles. A cet effet, le corps de l'injecteur peut être réalisé en acier inoxydable et les poches en polyéthylène. De plus, cet injecteur dont la longueur est de l'ordre du mètre, est donc d'un transport facile. Le compartiment central 13 renferme quant à lui deux distributeurs 5/2 commutables 16, 17 du type à tiroir.
Le premier distributeur 16 comprend :
- deux entrées de fluide reliées au moyen de la canalisation d'alimentation en solution 2 aux moyens de stockage l ou 3 de cette solution,
- deux bouches de passage de fluide reliées au moyen de canalisations 18a, 18b de transfert aux bouches des poches 15a, 15b,
- une sortie de fluide reliée au moyen d'une canalisation d'évacuation 19 au réseau de distribution hydraulique 8 en aval du module proportionnant 7.
Le deuxième distributeur 17 comprend quant à lui :
- une entrée de fluide reliée au moyen de la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire 10 au réseau de distribution hydraulique 8,
- deux bouches de passage de fluide reliées au moyen de canalisations de transfert 20a, 20b aux bouches des enceintes 12a, 12b,
- deux sorties de fluide 21 débouchant à l'air libre.
Chacun de ces distributeurs 16, 17 à tiroir est adapté pour présenter deux états dans lesquels il met en communication, de façon classique, d'une part, une canalisation d'alimentation 2 (ou 10) avec une des canalisations de transfert 18a, 18b (ou 20a, 20b) et, d'autre part, l'autre canalisation de transfert 18a, 18b (ou 20a, 20b) avec une canalisation d'évacuation 19 (ou 21).
Ces deux distributeurs 16, 17 peuvent être disposés en parallèle, l'un à côté de l'autre. Il est également possible de les disposer dans le prolongement l'un de l'autre, leurs tiroirs respectifs étant liés par une de leur extrémité. Cette deuxième solution peut présenter des avantages au niveau de l'encombrement de ces distributeurs et garantit un parfait synchronisme de fonctionnement.
Gr âce au principe des poches et à l'utilisation de distributeurs à tiroirs, cet injecteur est donc étudié pour introduire de faibles pertes de charge localisées principalement au niveau des distributeurs 16, 17. Ces pertes de charge sont en outre facilement quanti fiables et sensiblement constantes dans la plage des débits de solution à injecter. Lors de la détermination de l'élément proportionnant 10a de la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire 10, ces pertes de charge peuvent donc être introduites dans les calculs sous forme d'une constante. Ainsi pour obtenir un rapport d'injection donné, trois données rentrent en ligne de compte : la perte de charge introduite par la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire 10 et son élément proportionnant 10a, la perte de charge introduite par l'injecteur 11 et la concentration en produit dissous de la solution. Les deux dernières données étant généralement fixées lors du démarrage de l'installation, il est donc possible de modifier le rapport d'injection à tout moment en changeant de canalisation 10, opération qui est quasi instantanée.
Le fonctionnement en parallèle de ces distributeurs est expliqué ci-après en référence aux figures 7a et 7b.
Dans un premier état (figure 7a) , le distributeur 16 met en communication la canalisation d'al imentation en solution 2 et une poche 15a par l'intermédiaire de la canalisation de transfert 18a. Simultanément, il met en communication l'autre poche 15b avec la canalisation d'évacuation en solution 19 par l'intermédiaire de la canalisation de transfert 18b.
Parallèlement le distributeur 17 se trouve dans l'état où il met en communication la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire 10 et l'enceinte 12b doté de la poche interne 15b en cours de vidange, par l'intermédiaire de la canalisation de transfert 20b. Simultanément, il met en communication l'autre enceinte 12a avec une sortie d'évacuation 21 de ce distributeur. Ainsi , pendant qu'une des poches 15b se vide dans le réseau d'alimentation hydraulique 8 grâce au remplissage de l'enceinte 12b, la deuxième poche 15a se remplit en solution en chassant l'eau contenue dans l'enceinte 12a. La vidange de la poche 15b dans le réseau d'alimentation 8 est donc réalisée grâce à la différence de pression existant entre les points de raccordement sur le réseau principal 8 de la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire 10 et de la canalisation d'évacuation en solution 19. En outre, de par le principe même de fonctionnement, le débit de solution injectée dans le réseau d'alimentation est strictement identique au débit de fluide auxiliaire alimentant l'enceinte 12b. Ce débit d'injection varie donc dans les mêmes proportions que le flux du réseau hydraulique 8.
De plus, la consommation d'eau de cet injecteur est donc égale à un volume d'eau par volume de solution injecté. (Si l'on excepte la faible consommation d'eau nécessaire au fonctionnement des moyens d'actionnement décrits ci-après) .
D'autre part, le remplissage de la poche 15a en solution est réalisé grâce à la pression du réseau d'alimentation 2 de cette solution (réservoir ouvert 1 en charge ou pression d'alimentation du fluide alimentant les réservoirs 3 f ermés) et la mise à l'atmosphère de l'enceinte 12a lors du remplissage de cette poche. Le réseau d'alimentation en solution 2 est, en outre, calculé pour permettre un remplissage de la poche 15a plus rapide que la vidange de la poche 15b de façon à éviter une baisse ou une interruption du débit de solution injectée, sans toutefois réaliser ce remplissage trop rapidement, ce qui entraînerait une fréquence de commutation élevée et à terme un blocage du dispositif.
La commutation du dispositif permettant d'assurer son fonctionnement en continu est commandée par des moyens d'actionnement qui sont décrits ci-après en référence aux figures 3, 4, 5, 6. Sous l'action de ces moyens d'actionnement, les distributeurs 16, 17 sont commutés entre leurs deux états de façon à permettre le remplissage de la poche et de l'enceinte auparavant en cours de vidange et simultanément la vidange de la poche et de l'enceinte auparavant en cours de remplissage (figure 7b).
Sur les dessins annexés, ces moyens d'actionnement sont sollicités lorsque la poche en cours de remplissage atteint un taux de remplissage donné. Ceci est dû à la position de cette poche dont l'extrémité est fixée sur le capuchon amovible lia de l'injecteur. La commutation est alors réalisée grâce à la pression du réseau 2 d'alimentation en solution. Une autre solution peut être envisagée, consistant à fixer l'extrémité de la poche 15 sur une paroi étanche 14, comme cité plus haut. Dans ce cas, les moyens d'actionnement sont commandés lorsque le volume de la poche en cours de vidange devient inférieur à une valeur donnée. La commutation est donc réalisée grâce à la différence de pression existant entre les points de raccordement, sur le réseau principal, de la canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire 10 et la canalisation d'évacuation 19 de la solution.
Il est à noter, en outre, que cette deuxième solution oblige à déterminer les différents réseaux de façon que la vidange d'une poche soit plus rapide que son remplissage en vue d'éviter des taux de remplissage trop importants et à la longue une détérioration de ces poches ou jun blocage du dispositif.
Les figures 3, 4, 5, 6 représentent différents modes de réalisation des moyens d'actionnement permettant, pour un taux de remplissage donné d'une poche, d' i n v e r s e r l a p o s i t i o n d u t i r o i r d e c h a q u e distributeur 16, 17. Ces différents moyens d'actionnement seraient identiques si les poches 15 étaient fixées sur les parois étanhes 14. Dans ce cas, ils seraient alors contenus à l'intérieur de ces poches. Les moyens d'actionnement représentés à la figure 3 comprennent des moyens d'entraînement du tiroir de chaque distributeur 16, 17, adaptés pour entraîner en synchronisme lesdits tiroirs de façon à disposer les distributeurs dans l'un ou l'autre de leurs états sous l'action d'une force exercée par l'extrémité d'une poche 15 lors de son remplissage (ou lors de sa vidange si la poche est fixée sur la paroi étanche 14).
Ces moyens d'entraînement sont en outre associés à des moyens de maintien adaptés pour exercer une force de retenue visant à maintenir chaque tiroir dans une de ses positions de fonctionnement tant que la force exercée par la poche 15 est inférieure à cette force de retenue et à permettre le déplacement desdits tiroirs dans le cas contraire. Les moyens d'entraînement comprennent des moyens de déplacement solidaires de l'extrémité de chaque tiroir et constitués de deux plateaux 22 en un matériau magnétique, disposés chacun dans une enceinte 12 et reliés entre eux par un axe de liaison 23. Ces plateaux sont en outre dotés en regard de chaque distributeur 16, 17 de tiges telles que 24 s'étendant orthogonalement à leur surface plane de façon à traverser la paroi étanche 14 et dotées d'une extrémité fixée sur l'extrémité d'un tiroir de façon à prolonger axialement celui-ci. Lors de leur déplacement ces plateaux entraînent donc un déplacement synchronisé des tiroirs de chaque distributeur 16, 17. Il est à noter que l'utilisation de deux distributeurs disposés en ligne entraîne la suppression des tiges 24, l'axe 23 pouvant être fixé directement sur les extrémités des tiroirs.
Les moyens d'entraînement comprennent également des moyens de rappel élastiques 25 constitués de ressorts fixés, d'une part, sur un plateau 22 et, d'autre part, sur un organe d'appui 26 de forme circulaire disposé dans chaque enceinte 12 de façon à servir de butée à une extrémité de la poche 15 de cette enceinte, lors du remplissage de celle-ci.
Les moyens de maintien sont constitués quant à eux de deux aimants 27a, 27b montés sur la paroi de séparation 14 de façon à pouvoir exercer une force d'attraction sur un plateau 22a, 22b, lorsque celui-ci se trouve à proximité.
La structure de ces moyens d'actionnement ayant été décrite, leur fonctionnement est explicité ci-après en référence aux figures 8a, 8b, 8c.
I n i t i a l e m e n t ( f i g u r e 8 a ) , l e s plateaux 22a, 22b sont disposés de façon que l'un deux (en l'exemple 22b) soit plaqué contre l'aimant 27b situé en vis-à-vis, le deuxième plateau (en l'exemple 22a) étant séparé de l'aimant situé en vis-à-vis 27a. Ces positions correspondent à un état des distributeurs 16, 17 permettant le remplissage de la poche interne 15a de l'enceinte 12a dans laquelle est situé le plateau 22a.
Lors du remplissage de la poche 15a, l'extrémité de celle-ci vient en butée contre l'organe d'appui 26a. Sous l'effet de la pression exercée par la poche 15a, cet organe d'appui comprime le ressort 25a qui emmagasine ainsi de l'énergie et ce jusqu'à ce que la force exercée par la poche devienne supérieure à la force de retenue magnétique exercée par l'aimant 27b sur l'autre plateau 22b, provoquant la séparation desdits plateau 22b et aimant 27b. La force magnétique s'exerçant entre ce plateau 22b et cet aimant 27b, diminue alors très vite avec la distance et la restitution de l'énergie emmagasinée par le ressort 25a associé au plateau 22a, lors de sa compression, permet de déplacer l'ensemble plateau-axe de liaison 22a, 22b, 23 et par là-même, en synchronisme, les tiges 24 associées à chaque plateau jusqu'à plaquer le plateau 22a sur l'aimant 27a ; on obtient donc une commutation franche et totale et, de plus, les moyens d'actionnement sont armés pour le mouvement inverse. Les distributeurs dont les tiroirs sont solidaires des tiges 24 ont , quant à eux, changé d'état de façon à permettre la vidange de la poche 15a et le remplissage de la poche 15b.
Lors de la phase intermédiaire (figure 8b) où chaque poche est, soit partiellement vidée 15a, soit partiellement remplie 15b, la poche 15a en cours de vidange n'exerce plus de force sur l'organe d'appui 26a lui faisant face, tandis que la poche en cours de remplissage 15b n'applique pas encore d'effort sur l'organe d'appui 26b lui faisant face. Chaque plateau 22 reste donc dans la position établie lors de la commutation précédente et ce jusqu'à ce que la poche en cours de remplissage 15b vienne en butée contre l'organe d'appui 26b lui faisant face (figure 8c) et entraîne un nouveau changement d'état des distributeurs 16, 17.
Les moyens d'actionnement décrits ci-dessus permettent donc un changement d'état synchronisé des distributeurs 16, 17 avec une commutation franche et totale et évitent ainsi une mise en communication accidentelle de toutes les entrées et sorties de fluide qui entraînerait un arrêt du dispositif. De plus, ces moyens d'actionnement permettent à l'installation de fonctionner indéfiniment tant que les fluides moteurs sont disponibles. Les figures 4, 5 et 6 illustrent trois autres modes de réalisation de moyens d'actionnement.
Ces moyens d'actionnement comprennent des moyens de déplacement de chaque tiroir, constitués par deux plateaux 28a, 28b mobiles disposés dans le compartiment central 13, de part et d'autre des distributeurs 16, 17. Ces plateaux sont dotés, en regard de chaque distributeur 16, 17 de tiges telles que 29 s'étendant orthogonalement à leur surface plane, et dotées d'une extrémité fixée sur l'extrémité d'un tiroir de façon à prolonger axialement celui-ci.
Afin de permettre leur déplacement, chacun des plateaux 28a, 28b est associé à une chambre 30 étanche dont ce plateau constitue une paroi de fond mobile. A cet effet, chaque plateau est muni sur sa périphérie d'un joint torique permettant de préserver l'herméticité de la chambre, lors du déplacement dudit plateau.
Chacune de ces chambres 30 est dotée d'une bouche de passage de f luide raccordée à un système de distribution (31-37 ; 38-47 ; 55-59) associé à des moyens de pilotage adaptés pour permettre le remplissage d'une chambre (par exemple 30a) et simultanément permettre la vidange de la deuxième chambre (par exemple 30b). Cette opération entraîne un coulissement des plateaux 28 à l'intérieur des chambres 30 et, par conséquent, un déplacement des tiroirs des distributeurs 16, 17 et un changement d'état de ces distributeurs.
La figure 4 représente un premier mode de réalisation de systèmes de distribution. Dans ce mode de réalisation, chaque système de distribution est constitué principalement d'un distributeur 38 auxiliaire disposé dans le compartiment central 13 à proximité d'une chambre 30. Ce distributeur comprend trois compartiments 39, 40, 41 internes séparés par des parois 42, 43 munies d'un orifice 44, 45 :
- un compartiment central 39 doté d'une bouche de passage de fluide 39a reliée à une chambre 30,
- un compartiment périphérique 40 doté d'une sortie de fluide 40a débouchant à l'air libre,
- un compartiment périphérique 41 doté d'une entrée de fluide 41a en un fluide auxiliaire. Il est à noter que ce fluide auxiliaire provient généralement d'un piquage réalisé sur le réseau de distribution 8.
Chaque distributeur auxiliaire 38 est en outre doté d'un obturateur 46 comprenant deux pointeaux 47 disposés en vis-à-vis et écartés d'une distance adaptée pour autoriser l'écoulement d'un fluide par un seul orifice 44 ou
45 à la fois.
La figure 5 représente un deuxième mode de réalisation de systèmes de distribution. Dans ce mode de réalisation, les systèmes de distribution sont constitués principalement de deux distributeurs auxiliaires 31 et d'un distributeur 37 annexe.
Les deux distributeurs auxiliaires 31 sont disposés dans le compartiment central 13 à proximité d'une chambre 30 et comprennent deux compartiments 32, 33 internes séparés par une paroi 34 munie d'un orifice 35. Un de ces compartiments 32 est dotée d'une sortie de fluide 32a reliée au distributeur annexe 37 tandis que le deuxième compartiment 33 est doté d'une entrée (33a) de f luide raccordée à une canalisation d'alimentation dont l'autre extrémité est généralement raccordée sur le réseau de distribution 8. Ce distributeur 31 comprend en outre un obturateur 36 doté d'un pointeau adapté pour obstruer l'orifice 35 ménagé dans la paroi de séparation 34. Le distributeur annexe 37 est, quant à lui, doté d'une entrée de fluide 37a principale reliée généralement au réseau de distribution 8, de deux entrées de fluide 37b secondaires reliées aux sorties 32a des distributeurs auxiliaires 31 précités, de deux bouches de passage de fluide 37c reliées chacune à une chambre 30 et de deux sorties de fluide 37d débouchant à l'air libre.
Ce distributeur présente ains i, de façon classique, deux é tats dans lesquels l'entrée de f luide principale 37a est en communication avec l'une ou l'autre bouche 37c, l'autre bouche 37c étant en communication avec une sortie de fluide 37d. En outre, le fait d'alimenter une des entrées de f luide secondaires 37b permet, grâce à un dispositif d'inversion bi-stable, tel qu'un ressort conique (non représenté), un changement d'état de ce distributeur annexe. Les systèmes de distribution (31-37 ; 38-47) décrits ci-dessus en référence aux figures 4 et 5 sont, en outre, associés à des moyens de pilotage (48, 50, 54) adaptés pour commander pour un volume déterminé de la poche 15 en cours de remplissage (ou en cours de vidange) l'alimentation en fluide d'une des chambres 30, tout en autorisant la vidange de la deuxième chambre 30. On obtient ainsi un coulissement des plateaux 28 à l'intérieur des chambres 30 et donc un déplacement synchronisé des tiroirs des distributeurs 16, 17.
Ces moyens de pilotage comprennent, pour chaque distributeur auxiliaire (31 ; 38) un organe d'appui 48 disposé dans une enceinte 12, de façon à servir de butée à l'extrémité de la poche 15 interne de cette enceinte, lors du remplissage de cette poche. Cet organe d'appui 48 comprend sur sa face opposée à la poche 15 un axe de liaison 50 s'étendant orthogonalement à ladite face, de façon à traverser la paroi de séparation 14 ; cet axe est en outre doté d'une extrémité fixée sur l'extrémité de l'obturateur (36 ; 46) du distributeur auxiliaire (31 ; 38).
Afin de permettre de définir deux positions de fonctionnement précises de cet obturateur (36 ; 46) lors de son déplacement, chaque système de distribution comprend, en outre, des moyens de positionnement 51, 52, 53 de chaque obturateur (36 ; 46).
Ces moyens de positionnement sont constitués de deux gorges 51 juxtaposées, ménagées sur la périphérie de l'axe de liaison 50 et d'une bille 52 de dimensions adaptées pour permettre son logement dans chacune des gorges dans lesquelles elle est maintenue au moyen d'un ressort 53. Il est à noter que par bille on entend tout organe apte à être logé et maintenu en pression dans une gorge 51, par exemple un cliquet ou un pointeau, etc...
Ces moyens de positionnement peuvent également être constitués d'un aimant disposé au niveau de la paroi de séparation 14, en regard de l'organe d'appui 48. Ces aimants permettent ainsi d'exercer une force d'attraction qui augmente lorsque la distance entre l'organe 48 et cet aimant diminue, c'est-à-dire au fur et à mesure du remplissage de la poche 15. Ainsi, pour une distance donnée entre aimant et organe d'appui, ce dernier vient se plaquer contre l'aimant.
Ces moyens de positionnement définissent donc deux positions de fonctionnement de l'obturateur (36 ; 46) des distributeurs auxiliaires (31 ; 38) : une première position, dite position ouverte, permettant l'alimentation de la chambre 30 (figure 4) ou respectivement du distributeur de fluide annexe 37 (figure 5) et une deuxième position, dite position fermée, fermant cette alimentation. Pour le mode de réalisation représenté figure 4, ces deux positions équivalent également, pour la position ouverte, à interdire un écoulement de fluide entre la bouche de passage de fluide 39a et la sortie de fluide 40a et, pour la position fermée, à autoriser un écoulement de fluide entre lesdites sortie et bouche.
Il est à noter que, de par la présence du distributeur annexe bi-stable 37, le dispositif représenté à la figure 5 se trouve obligatoirement dans une configuration autorisant, le remplissage d'une chambre 30 et simultanément la vidange de la deuxième chambre 30 et permettant donc un positionnement correct du tiroir des distributeurs 16, 17.
Par contre, le dispositif représenté à la figure 4 peut se trouver, lors du démarrage de l'installation, dans une conf iguration où les deux distributeurs auxiliaires 38 interdisent l'alimentation ou la vidange des chambres 30, le tiroir de chaque distributeur 16, 17 se trouvant alors dans une position intermédiaire entre ses positions de fonctionnement. Pour remédier à cet état de fait qui entraînerait un blocage du dispositif, celui-ci sera doté de moyens de décalage initial (non représentés) permettant de positionner de façon inverse les obturateurs 46 de chaque obturateur auxiliaire 38.
Les moyens de pilotage de l'obturateur de chaque distributeur auxiliaire (31 ; 38) comprennent, en outre, des moyens de rappel adaptés pour entraîner un déplacement de cet obturateur de sa position ouverte vers sa position fermée.
Ces moyens de rappel sont constitués d'un aiguillon 54 s'étendant orthogonalement par rapport à une des faces d'un plateau mobile 28 de façon à faire saillie par rapport au fond de la chambre 30 correspondante. Ainsi cet aiguillon 54 est adapté pour venir en contact et exercer une force sur l'extrémité d'un obturateur (36 ; 46) lors d'un déplacement du plateau 28 entraînant la vidange de la chajnbre 30 correspondante.
Cette f orce de rappel exercé e par l'aiguillon 54 peut, en outre, être additionnée, par mesure de sécurité, dans le mode de réalisation représenté à la figure 5 d'une force exercée sur l'organe d'appui 48 par des ressorts 49 prenant appui, d'une part, sur cet organe d'appui et, d'autre part, sur la paroi de séparation 14.
L'emploi de ces ressorts est par contre peu recommandé pour le mode de réalisation représenté figure 4. En effet, de tels ressorts peuvent, dans ce cas de figure, provoquer le déplacement de l'obturateur des distributeurs auxiliaires 38 avant la fin de la commutation du dispositif et donc entraîner un blocage de l'injecteur.
La figure 6 représente un quatrième mode de réalisation de système de distribution auxiliaire. Dans ce mode de réalisation, chaque système de distribution est constitué principalement, d'une part, d'un alésage 55 ménagé dans la paroi de séparation 14 et, d'autre part, d'un obturateur 59 de forme adaptée pour permettre son coulissement dans cet alésage 55. Chaque alésage 55 débouche ainsi, d'une part, dans une chambre 30 et, d'autre part, dans une enceinte 12 tandis que l'obturateur 59 de longueur supérieure fait saillie par rapport à la paroi 14, dans l'une et l'autre chambre et enceinte. Dans la paroi 14 sont en outre ménagés trois conduits 56, 57, 58 disposés orthogonalement à l'alésage 55 de façon à déboucher dans cet alésage au niveau d'une gorge périphérique ménagée sur son pourtour. Le premier conduit 56 constituant une entrée de fluide, est relié à une canalisation d'alimentation en fluide auxiliaire ; le deuxième conduit 57 constituant une bouche de passage de fluide est relié à une chambre 30 ; le troisième conduit 58 constituant une sortie de fluide débouche à l'air libre.
L'obturateur 59 est, quant à lui, constitué d'un corps cylindrique creux fermé à ses deux extrémités et doté sur sa paroi cylindrique de trois orifices disposés de façon à permettre un écoulement, soit entre l'entrée de fluide 56 et la bouche de passage de fluide 57, soit entre la bouche de passage de fluide 57 et la sortie de f luide 58, la commutation entre ces deux positions étant obtenue lors du coulissement de l'obturateur dans l'alésage 55.
Af in de préserver l'étanchéi té de la paroi 14, l'obturateur 59 est en outre doté sur sa périphérie de joints toriques disposés de part et d'autre de l'ensemble de trous ménagés sur sa paroi périphérique.
La structure des moyens d'actionnement représentés figures 4, 5 et 6 ayant été décrite, leur fonctionnement est expliqué ci- après en ré férence respectivement aux figures 9a, 9b, 9c ; 10a, 10b, 10c et 11a, 11b, 11e.
I n i t i a l e m e n t , l e s d i s t r i b u t e u r s auxiliaires 38 du dispositif représenté à la figure 9a se trouvent dans des positions inversées et ceci grâce aux moyens de décalage initial. Ainsi, pour un de ces distributeurs, l'entrée de fluide 41a est en communication avec la bouche 39a, tandis que pour le deuxième, cette bouche 39a est mise en communication avec la sortie de fluide 40a. Par conséquent, une des chambres étanches (en l'exemple 30b) est appelée à se vidanger tandis que l'autre chambre 30a est appelée à se remplir et les tiroirs des distributeurs 16, 17 sont donc déplacés entre leurs positions de fonctionnement.
Dans une de ces positions de fonctionnement, les distributeurs 16, 17 autorisent le remplissage d'une poche et d'une enceinte (en l'exemple 15a et 12b) et la vidange de l'autre poche et de l'autre enceinte 15b et 12a.
La poche 15a en cours de remplissage occupe progressivement tout le volume de l'enceinte 12a et en fin de course prend appui sur l'organe d'appui 48 sur lequel elle exerce une force croissante. Lorsque cette force devient supérieure à la force nécessaire pour déplacer la bille 52 d'une gorge 51 à l'autre, l'obturateur 46 est déplacé de façon que l'entrée 41a du distributeur auxiliaire 38 soit reliée à la bouche 39a, tandis que l'autre distributeur auxiliaire 38 n' ayan t pas é té sollici té, sa bouche 39a reste en communication avec sa sortie 40a.
La chambre 30b se remplit donc de fluide tandis que la chambre 30a se vide. Les plateaux mobiles 28a, 28b sont donc déplacés et entraînent avec eux les tiroirs des distributeurs 16, 17 de façon à commander un changement d'ébat conduisant à la vidange de la poche et de l'enceinte 12b, 15a précédemment en cours de remplissage et simultanément le remplissage de la poche et de l'enceinte 12a, 15b précédemment en cours de vidange.
Dans un même temps, lors de son déplacement, le plateau mobile 28a de la chambre 30a entraine avec lui l'aiguillon 54 qui vient en contact avec une extrémité de l'obturateur 46 sur lequel il exerce une force tendant à repousser cet obturateur.
Sous l'effet de cette force, l'obturateur 46 est déplacé vers sa position fermée où il interdit un écoulement de fluide entre l'entrée 41a et la bouche 39a.
Ainsi, lors de la phase intermédiaire (figure 9b), où chaque poche est soit partiellement remplie, soit partiellement vidée, aucune de ces poches 15 n'exerçant d'effort sur un organe d'appui 48, les obturateurs 46 des deux distributeurs auxiliaires 38 se trouvent dans des positions similaires correspondant à une non-alimentation des chambres 30.
Aucun dép lace ment du t i ro i r des distributeurs 16, 17 n'est donc possible et ce jusqu'à ce que la poche 15b vienne prendre appui sur l'organe d'appui 48 (figure 9c) entraînant par là-même un nouveau changement d'état des distributeurs 16, 17.
Le mode de réalisation des moyens d'actionnement, dont le fonctionnement est illustré aux figures 10a, 10b, 10c, possède le même mode de fonctionnement que le dispositif décrit ci-avant. Lorsque la poche 15a en cours de remplissage exerce un ef fort suf fisant sur l'organe d'appui 48, l'obturateur 36 du distributeur auxiliaire 31 est déplacé de façon à autoriser un écoulement de fluide entre l'entrée de fluide 33a et la sortie de fluide 32a. Une des entrées de fluide secondaires 37b du distributeur annexe 37 est donc alimentée en fluide, ce qui entraîne une commutation franche dudit distributeur et permet de réaliser le remplissage de la chambre 30b et simultanément la vidange de la chambre 30a et par conséquent entraîne un déplacement des tiroirs des distributeurs 16, 17.
De même que pour le dispositif précédemment décrit, lors de la phase intermédiaire (figure 10b), les obturateurs 36 des deux distributeurs auxiliaires 31 se trouvent dans des positions similaires où ils obstruent l'orifice 34 ménagé dans la paroi de communication 35. Le distributeur annexe 37 n'étant pas alimenté au niveau de son entrée secondaire 37b, reste donc dans un état où seule la chambre 30b est alimentée en fluide et ce jusqu'à ce que la poche 15b prenne appui sur l'organe d'appui 48.
Il est à noter que le déplacement de l'obturateur 36 de sa position ouverte vers sa position fermée est obtenu au moyen de l'aiguillon 54 auquel il convient d'ajouter la force de rappel des ressorts 49 précédemment comprimés par la poche 15a en cours de remplissage.
L'injecteur dont le mode de fonctionnement est illustré aux figures lia, 11b, lie présente, quant à lui l'avantage de permettre la commutation des distributeurs 16, 17 sans nécessiter l'interposition d'un organe d'appui et d'un distributeur annexe.
En ef f e t, lors du remplissage de la poche 15a, celle-ci vient en contact avec l'extrémité de l'obturateur 59 se trouvant dans l'enceinte 12a. Elle entraîne donc le déplacement de l'obturateur jusqu'à une position où deux des orif ices ménagés sur la paroi externe de cet obturateur se trouvent en regard respectivement de l'entrée de fluide 56 et de la bouche de passage de fluide 57 de l'alésage 55. Une des chambres 30 est alors alimentée, provoquant le déplacement des plateaux 28 et donc le changement d'état des distributeurs 16, 17. Ce déplacement est également autorisé par la position du deuxième obturateur 59 qui permet la vidange de la chambre 30b.
En fin de déplacement, le plateau 28a vient, en outre, buter contre l'extrémité de l'obturateur 59 positionnée dans la chambre 30a et repousse cet obturateur jusqu'à une position d'attente où deux des orifices ménagés sur sa paroi externe se trouvent en regard de la bouche 57 et respectivement de la sortie de fluide 58. Les deux obturateurs se trouvent donc dans la même position d'attente (figure 11b) où ils obstruent l'entrée de fluide 56 et ce jusqu'à ce que la poche 15b vienne en contact avec l'extrémité de l'obturateur située dans l'enceinte 12b, entraînant ainsi une nouvelle commutation ( figure lie).
Les quatre modes de réalisation des moyens d'actionnement consistent donc en des moyens adaptés pour être positionnés dans une position fixe donnée, permettant de se garantir contre tout changement d'état des distributeurs 16, 17, et ceci tant que ces moyens d'actionnement ne sont pas sollicités par la poche en cours de remplissage (ou en cours de vidange si cette poche est fixée sur la paroi 14). En outre, lors de leur sollicitation, ils entraînent une commutation synchronisée, franche et totale des distributeurs 16, 17.
Ces dif férents moyens d'actionnement mécaniques (figure 3) ou hydrauliques (figures 4, 5, 6) permettent donc de garantir un rapport d'injection constant pendant plus de 95 % du temps de fonctionnement de l'injecteur. Le laps de temps pendant lequel le rapport d'injection n'est pas strictement constant provient :
- pour les moyens d'actionnement mécaniques, du fait que le bandage du ressort 25 entraîne la création de pertes de charge qui freinent le remplissage de la poche venant en appui contre ce ressort. Par contre, en contrepartie, la présence de ce ressort permet, grâce à la restitution de l'énergie accumulée lors de sa compression, un changement d'état très rapide des distributeurs 16, 17,
- pour les mo y e n s d' ac t i o n n e m en t hydrauliques, du fait de la lenteur relative de déplacement des plateaux 28 entraînant une commutation lente des distributeurs 16, 17 et donc une courte interruption de l'alimentation en solution du réseau de distribution.
L'importance de ces phénomènes peut être minimisée, soit en les prenant en compte dans la détermination de l'élément proportionnant 10a intercalé sur la canalisation d'alimentation 10 en fluide auxiliaire, soit en augmentant le volume des poches 15 et donc le temps d'un cycle... etc. Toutefois, si une très grande précision est recherchée, la solution peut consister à allier les avantages des deux solutions mécanique et hydraulique. Pour cela, il suffit d'intercaler entre les deux plateaux 28 d'un système d'actionnement hydraulique, un système d'actionnement mécanique (plateaux 22 reliés par un axe 23, ressorts 25 et aimants 27) contre les ressorts desquels les plateaux 28 viennent en appui lors de leur déplacement.
Les plateaux 28 contre lesquels est exercée une pression importante car correspondant à la pression du réseau de distribution 8, compriment donc facilement les ressorts 25 jusqu'à ce que la force exercée soit supérieure à la force magnétique exercée par l'aimant 27. La restitution de l'énergie emmagasinée par le ressort 25 lors de sa compression, entraîne alors une commutation franche et totale des distributeurs 16 et 17.
Ainsi, le remplissage de la poche n'est jamais freiné, si l'on excepte l'effort négligeable permettant de commuter le distributeur auxiliaire (31 ; 38), et de plus le changement d'état des distributeurs 16 et 17 se fait quasiinstantanément. Le rapport d'injection reste donc constant pendant, sensiblement, la totalité du temps de fonctionnement de l'injecteur.

Claims

REVENDICATIONS 1/ - Injecteur destiné à injecter un fluide dans un réseau (8) caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison :
- une première enceinte (12a) hermétique divisée intérieurement en deux chambres (A1, B1) de volume variable présentant un volume total constant, chacune desdites chambres étant dotée d'une bouche de passage de fluide, - une deuxième enceinte (12b) hermétique divisée intérieurement en deux chambres (A2, B2) de volume variable présentant un volume total constant, chacune desdites chambres étant dotée d'une bouche de passage de fluide,
- un premier distributeur commutable (16) possédant au moins une entrée de fluide à injecter, au moins une sortie de fluide à injecter et deux bouches de passage de fluide, ledit distributeur étant adapté pour présenter deux états, un état dans lequel l'entrée et la sortie de fluide à injecter se trouvent respectivement en communication avec l'une et l'autre bouche et un état dans lequel ces communications sont inversées,
- un deuxième distributeur commutable (17) possédant au moins une entrée de fluide auxiliaire, au moins une sortie de fluide auxiliaire et deux bouches de passage de fluide, ledit distributeur étant adapté pour présenter deux états, un état dans lequel l'entrée et la sortie de fluide auxiliaire se trouvent respectivement en communication avec l'une et l'autre bouche et un état dans lequel ces communications sont inversées, - des moyens de canalisation (18) reliant la bouche d'une des chambres (A1, A2) de chaque enceinte et une bouche du premier distributeur (16) de sorte que, dans un état dudit distributeur, une desdites chambres (A1) se remplisse de fluide cependant que l'autre chambre (A2) se vide et que, dans l'autre état, le rôle de ces chambres soit inversé,
- des moyens de canalisation (20) reliant la bouche de l'autre chambre (B1, B2) de chaque enceinte et une bouche du deuxième distributeur (17) de sorte que, dans un état dudit distributeur, une desdites chambres (B2) se remplisse de fluide cependant que l'autre chambre (B1) se vide et que, dans l'autre état, le rôle de ces chambres soit inversé,
- des moyens d'actionnement (22-27 ; 28-37, 48, 49, 50 ; 28, 29, 38-48, 50 ; 55-59) des deux distributeurs
(16, 17), adaptés pour engendrer, en synchronisme, leur commutation entre leurs deux états, en vue de les disposer dans deux configurations où lesdits états sont inversés :
. une configuration dans laquelle une chambre (A1) d'une enceinte se remplit et l'autre chambre (B1) de ladite enceinte se vide cependant que dans l'autre enceinte la chambre (B2) se remplit de fluide et la chambre (A2) se vide,
. une autre configuration dans laquelle le rôle des chambres (A1, A2) est inversé de même que le rôle des chambres (B1, B2).
2/ - Injecteur selon 1 a revendication 1, caractérisé en ce qu'une des chambres (A1, A2) de chaque enceinte est constituée par une poche (15) déformable et étanche adaptée pour occuper un volume variable à l'intérieur de ladite enceinte (12), l'autre chambre (B1, B2) de chaque enceinte étant constituée par le volume de ladite enceinte extérieur à la poche (15).
3/ - Injecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel les distributeurs commutables (16, 17) sont constitués de distributeurs à tiroir.
4/ - I n j e c t e u r s e l o n l ' u n e d e s revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'injecteur (11) est constitué d'un corps creux d'un seul tenant divisé par deux parois (14) étanches en trois compartiments (12a, 12b, 13) :
- un compartiment central (13) renfermant les distributeurs (16, 17),
- deux compartiments (12a, 12b) latéraux positionnés de part et d'autre du compartiment central (13) et constituant les deux enceintes.
5/ - Injecteur selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, caractérisé en ce que les moyens (22-27) d'actionnement comprennent : - des moyens d'entraînement (22, 23, 24, 25, 26) du tiroir de chaque distributeur (16, 17) adaptés pour engendrer en synchronisme la commutation des distributeurs entre leurs deux états sous l'action d'une force exercée par l'extrémité d'une poche 15,
- des moyens (27) de maintien des moyens d'entraînement (22, 23, 24, 25, 26) adaptés pour exercer sur lesdits moyens d'entraînement une force de retenue tendant à :
. maintenir chaque tiroir dans une position correspondant à la première configuration des distributeurs (16, 17) lorsque la force exercée par la poche sur ces moyens d'entraînement, est inférieure à ladite force de retenue,
. permettre le déplacement des tiroirs de chaque distributeur de façon à disposer ces distributeurs (16, 17) dans leur deuxième configuration lorsque la force exercée par la poche est supérieure à la force de retenue.
6/ - Injecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement (22, 23, 24, 25, 26) comprennent :
- des moyens de déplacement (22, 23, 24) solidaires de chaque tiroir des distributeurs (16, 17),
- un organe d'appui (26) disposé dans chaque enceinte (12) de façon à servir de butée à une extrémité de la poche (15) interne de ladite enceinte,
- des moyens de rappel élastiques (25) associés à chaque organe d'appui (26) et aux moyens de déplacement (22, 23, 24) et adaptés pour emmagasiner de l'énergie lorsque la force exercée par la poche sur l'organe d'appui (26) est inférieure à la force de retenue exercée par les moyens de maintien (27) et restituer cette énergie lors du déplacement des tiroirs des distributeurs (16, 17).
7/ - Injecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (22, 23, 24) de déplacement de chaque tiroir des distributeurs (16, 17) comprennent :
- deux plateaux (22a, 22b) disposés de part et d'autre de chaque distributeur (16, 17) et dotés chacun d'au moins une tige (24) possédant une extrémité solidaire d'un tiroir, - un axe de liaison (23) liant les deux plateaux (22) de façon à permettre le déplacement synchronisé desdits plateaux.
8/ - Injecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque plateau (22) est réalisé au moins partiellement en un matériau magnétique, les moyens de maintien étant constitués de deux aimants (27) disposés en regard de la partie magnétique de chaque plateau.
9/ - Dispositif selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement comprennent :
- des moyens de déplacement du tiroir de chaque distributeur (16, 17) constitués par deux plateaux mobiles (28) solidaires des tiroirs desdits distributeurs et associés chacun à une chambre (30) étanche dont ils constituent une paroi de fond mobile et étanche,
- deux systèmes de distribution de fluide (31-37 ; 38-47 ; 55-59) possédant chacun au moins une entrée (37a ; 41a ; 56) de fluide auxiliaire, au moins une sortie (37d ; 40a ; 58) de fluide auxiliaire et une bouche (37c ; 39a ; 57) de passage de fluide reliée à une chambre (30), chacun desdits systèmes de distribution étant adapté pour présenter deux états, un état dans lequel leur entrée de fluide se trouve en communication avec leur bouche de passage de fluide et un état dans lequel ladite bouche se trouve en communication avec leur sortie de fluide,
- des moyens de pilotage (48, 50, 54) des systèmes de distribution adaptés pour les disposer dans deux configurations où leurs états sont inversés : . une configuration dans laquelle une chambre (30a) se remplit cependant que l'autre chambre (30b) se vide, une configuration inverse dans laquelle le rôle des chambres (30) est inversé. 10/ - Injecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les systèmes de distribution sont constitués de :
- deux distributeurs (31) auxiliaires comprenant une entrée (33a) de fluide auxiliaire et une sortie (32a) de fluide auxiliaire, lesdits distributeurs comprenant chacun un obturateur (36) solidaire des moyens de pilotage (48, 50, 54) et adapté pour prendre deux positions, une position dite ouverte où il met en communication l'entrée de fluide et la sortie de fluide et une position dite fermée où il obture cette communication,
- un distributeur (37) annexe, bi-stable, possédant au moins une entrée principale (37a) de fluide auxiliaire, au moins une sortie (37d) de fluide auxiliaire, deux bouches (37c) de passage de fluide reliées chacune respectivement à une chambre (30) et deux entrées (37b) secondaires de fluide reliées chacune à une sortie (32a) de fluide d'un distributeur auxiliaire (31), ledit distributeur annexe (37) étant adapté pour : . présenter deux états, un état dans lequel l'entrée princiale (37a) et la sortie (37d) de fluide auxiliaire sont respectivement en communication avec l'une et l'autre bouche et un état dans lequel ces communications sont inversées, . engendrer une commutation entre ces deux états lorsqu'une des entrées (37b) secondaires est alimentée en fluide.
11/ - Injecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les systèmes de distribution comprennent deux distributeurs (38) auxiliaires comprenant chacun une bouche de passage de fluide (39a) reliée à une chambre (30), une sortie (40a) de fluide auxiliaire, une entrée (41a) de fluide auxiliaire, lesdits distributeurs comprenant un obturateur (46) solidaire des moyens de pilotage (48, 50, 54) et adapté pour prendre deux positions, une position dite fermée où il met en communication la bouche de passage de fluide (39a) et la sortie de fluide (40a), et une position dite ouverte où il met en communication l'entrée de fluide (41a) et la bouche de passage de fluide (39a). 12/ - I njecteur se lon l' une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les moyens de pilotage de chaque système de distribution comprennent :
- un organe d'appui (48) disposé dans chaque enceinte (12) de façon à servir de b u t é e à une extrémité de la poche (15) intérieure de ladite enceinte, - un axe de liaison (50) solidaire de l'organe d'appui (48) et possédant une extrémité fixée sur une extrémité de l'obturateur (36 ; 46) d'un distributeur (31 ; 38) auxiliaire, de façon à permettre un déplacement dudit obturateur de sa position fermée vers sa position ouverte,
- un aiguillon (54) solidaire d'un plateau mobile (28) de façon à venir en butée avec l'extrémité de l'obturateur (36 ; 46) d'un distributeur (31 ; 38) auxiliaire opposée à l'extrémité solidaire de l'axe de liaison (50) en vue de permettre un déplacement de cet obturateur de sa position ouverte vers sa position fermée.
13/ - Injecteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque axe de liaison (50) comprend des moyens de positionnement constitués par au moins une gorge (51) périphérique ménagée sur cet axe et par une bille (52) associée à un ressort (53) et de dimensions adaptées pour permettre son logement dans ladite gorge lesdits moyens de positionnement étant adaptés pour positionner ledit axe de liaison (50) dans une position où il permet de maintenir l'obturateur (36 ; 46) dans sa position ouverte.
14/ - Injecteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque axe de liaison comprend des moyens de positionnement constitués par un aimant disposé en regard de chaque organe d'appui et positionné de façon que lors du contact entre lesdits aimant et organe d'appui, l'axe de liaison se trouve dans une position où il permet de maintenir l'obturateur d'un des distributeurs auxiliaires dans sa position d'ouverture.
15/ - Injecteur selon les revendications 10 et 12 prises ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens élastiques (49) associés à chaque organe d'appui (48) de façon à exercer sur ledit organe une force de rappel tendant à déplacer un obturateur (36) de sa position ouverte vers sa position fermée.
16/ - Injecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque système de distribution est constitué de : - un alésage (55) ménagé dans la paroi (14) étanche de façon à déboucher respectivement dans une enceinte (12) et une chambre (30), ledit alésage comprenant une entrée de fluide auxiliaire (56), une bouche de passage de fluide (57) reliée à une chambre (30) et une sortie de fluide auxiliaire (58),
- un obturateur (59) creux de forme adaptée pour permettre son logement dans l'alésage (55) et de longueur supérieure audit alésage, ledit obturateur étant mobile entre deux positions : une pos i t ion où il m et en communication; l'entrée de fluide (56) et la bouche (57), une posi tion où i l me t en communication la bouche de passage de fluide (57) et la sortie de fluide (58).
17/ - Injecteur selon les revendications 5 et 9 prises ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'actionnement conformes à la revendication 5, associés à des moyens d'actionnement conformes à la revendication 9 et solidaires des plateaux mobiles (28) de façon à engendrer en synchronisme une commutation des distributeurs (16, 17) entre leurs deux états, lorsque la force exercée par lesdits plateaux (28) est supérieure à la force exercée par les moyens de maintien (27) des moyens d'entraînement (22-26). 18/ - Dispositif d'injection comprenant un injecteur conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de stockage et d'alimentation en un fluide à injecter constitués d'un réservoir (1) non fermé, disposé de façon à se trouver en charge par rapport au réseau (8).
19/ - Dispositif d'injection comprenant un injecteur conforme à l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de stockage et d'alimentation en une solution à injecter constitués d'au moins un réservoir (3) fermé contenant un produit soluble et doté d'une entrée de fluide raccordée à une canalisation d'alimentation (4) en fluide auxiliaire et d'une sortie de fluide reliée à un des distributeurs (16) par des moyens de canalisation (2). 20/ - Dispositif d' injection selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un module proportionnant (5a) intercalé sur les moyens de canalisation (2) de la solution (2) et adapté pour introduire, pour un débit de solution donné, une perte de charge de valeur déterminée,
- une canalisation de dérivation (5b) raccordée, d'une part, sur la conduite d'alimentation en fluide (4) et, d'autre part, sur les moyens de canalisation de la solution (2) en aval du module proportionnant (5a), ladite canalisation de dérivation (5b) étant adaptée pour introduire une perte de charge proportionnelle à la perte de charge introduite par le module proportionnant (5a), dans un rapport déterminé de cette perte de charge.
21/ - Dispositif d'injection selon l'une des revendications 19 ou 20, caractérisé en ce qu'il comprend deux réservoirs (3) fermés, disposés en série et des moyens de by¬pass (6a, 6b) adaptés pour permettre d'isoler l'un ou l'autre réservoir.
22/ - Dispositif d'injection comprenant un injecteur conforme à l'une des revendications 1 à 17, comprenant une canalisation d'alimentation (10) en fluide auxiliaire raccordée sur un distributeur (17) et sur le réseau (8) et une canalisation d'évacuation (19) de fluide à injecter raccordée sur l'autre distributeur (16) et sur le réseau (8) en aval du raccordement de la canalisation d'alimentation (10).
23/ - Dispositif d' injection selon la revendication 22, comprenant un module proportionnant (7) intercalé sur le réseau (8) en aval du piquage de la canalisation d'alimentation (10) en fluide auxiliaire et en amont du piquage de la canalisation d'évacuation (19) du fluide à injecter, ledit module proportionnant étant adapté pour introduire, pour un débit de fluide à traiter donné, une perte de charge de valeur déterminée, le dispositif étant caractérisé en ce que la canalisation d'alimentation (10) en fluide auxiliaire est adaptée pour introduire une perte de charge proportionnelle à la perte de charge introduite par le module proportionnant (7) dans un rapport déterminé de cette perte de charge.
24/ - Disposi ti f d' inject ion selon la revendication 23, caractérisé en ce que le module proportionnant (7) est constitué d'un faisceau de profilés creux (9) de section déterminée, ledit dispositif étant caractérisé en ce que la canalisation d'alimentation (10) en fluide auxiliaire comprend un élément proportionnant (10a) de comportement hydraulique sensiblement équivalent au comportement hydraulique de chaque profil du faisceau de façon à introduire une perte de charge permettant de dévier un débit donné de fluide à traiter.
25/ - Disposi ti f d' injection selon la revendication 24, carac térisé en ce que le module proportionnant (7) est constitué d'un faisceau de profils creux présentant intérieurement des restrictions de section adaptées pour comprimer les veines de liquide.
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