EP2617997B1 - Dispositif de detection de rupture d'une membrane d'une pompe a actionnement hydraulique. - Google Patents

Dispositif de detection de rupture d'une membrane d'une pompe a actionnement hydraulique. Download PDF

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EP2617997B1
EP2617997B1 EP13151462.2A EP13151462A EP2617997B1 EP 2617997 B1 EP2617997 B1 EP 2617997B1 EP 13151462 A EP13151462 A EP 13151462A EP 2617997 B1 EP2617997 B1 EP 2617997B1
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EP
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piston
chamber
pump
duct
diaphragm
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EP13151462.2A
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EP2617997A1 (fr
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Rémy Lefebvre
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Milton Roy Europe SA
Original Assignee
Milton Roy Europe SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/06—Pumps having fluid drive
    • F04B43/067—Pumps having fluid drive the fluid being actuated directly by a piston
    • 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
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0081—Special features systems, control, safety measures
    • 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
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0081—Special features systems, control, safety measures
    • F04B43/009—Special features systems, control, safety measures leakage control; pump systems with two flexible members; between the actuating element and the pumped fluid
    • 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
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the rupture of a diaphragm of a hydraulically actuated pump.
  • the invention also relates to a method of mounting such a device on a pump and a pump equipped with such a device.
  • Hydraulically actuated pumps preferably comprise at least two membranes. See FR 2533636 which describes a device for detecting the rupture of such membranes. It is possible to detect in a simple way the rupture of one of the two membranes, by monitoring the pressure prevailing in the space existing between the two membranes.
  • Hydraulically actuated diaphragm pumps comprising a composite membrane which comprises between two thin membranes, a thick intermediate membrane in the form of an elastically deformable arch.
  • the pump comprises a duct formed in the thickness of the intermediate membrane which has an end which opens out of the pump and an end connected to at least one drainage channel.
  • the drainage channel is also formed in the thickness of the intermediate membrane to connect to the conduit the spaces extending between each of the faces of the intermediate membrane and the thin membrane opposite.
  • a device for detecting a rupture of the membrane is implanted at the outlet of the conduit of the intermediate membrane.
  • An example of such a degassing process consists in a first step of injecting, for example by means of a syringe, oil at the level of the conduit of the intermediate membrane. The oil then fills the drainage channel and the gap between the thin membranes and the intermediate membrane.
  • this oil is sucked by means of the syringe, thereby partially entraining air which was trapped between the thin membranes and the intermediate membrane.
  • the detection device is mounted on the pump and the pump is started with a progressive loading which has the effect of expelling the air still present between the thin membranes and the intermediate membrane under the effect of pressure prevailing on both sides of the composite membrane.
  • An object of the invention is to provide a means for improving the degassing process of a hydraulically actuated pump.
  • the device comprises a piston mounted to move in translation in the hollow body, the piston comprising a first portion which cooperates sealingly with the first chamber and which is traversed by a bore of diameter greater than the diameter of a ball free of the non-return valve and a second portion which is adapted to cooperate sealingly with the first portion to form a closed end of the piston opposite to the second end of the body.
  • the device according to the invention is arranged on the pump without the free ball of the non-return valve and the second portion of the piston. Then, the oil necessary for the degassing of the pump is poured directly through the first portion of the piston. The oil then escapes to the pump through the hollow body duct.
  • the first portion of the piston is closed for example by the second portion of the piston.
  • the piston is then raised and lowered in successive phases in the first chamber which allows to drive a portion of the air that was trapped in the pump at the membrane.
  • the second portion of the piston is removed.
  • the free ball of the non-return valve is inserted into the bore of the first portion so as to naturally be placed on a seat of the non-return valve.
  • the second portion of the piston is then arranged on the first portion to close the end of the piston.
  • the pump is then started with a progressive loading which has the effect of expelling the air still present in the pump at the level of the membrane.
  • the device according to the invention thus makes it possible to ensure a phase of filling the pump with the oil necessary for degassing and to ensure a degassing phase in addition to ensuring a rupture detection of a membrane.
  • the fact of keeping a single device for filling, degassing and detection makes it possible to maintain a slight depression in the first chamber of the hollow body. A small portion of the air trapped in the pump at the membrane is thus discharged continuously which increases the efficiency of the degassing process by the device according to the invention.
  • a second chamber is formed in the hollow body between the first chamber and the conduit, the second chamber having a diameter greater than the diameter of the first portion of the piston.
  • the second portion of the piston is removed and the first portion of the piston lowered at the level of the second chamber.
  • the free ball of the non-return valve is then inserted into the bore of the first portion so as to naturally be placed on the seat of the non-return valve.
  • the second portion of the piston is then arranged on the first portion so as to close the end of the piston.
  • the piston is then raised to cooperate sealingly with the first chamber, which has the effect of causing a depression in the first chamber and the second chamber.
  • the air still present in the pump at the level of the membrane is thus expelled into said chambers in a natural manner. It is no longer necessary to interrupt a degassing process by stopping the start of the pump since the air is driven continuously from the membrane to the device according to the invention.
  • the piston comprises a stop intended to cooperate with the first chamber to stop a stroke of the piston before the first portion of the piston enters the second chamber.
  • the degassing process is interrupted when an operator considers that the air trapped between the thin membranes and the intermediate membrane has been completely expelled.
  • the operator uses the flow rate of the pump to make this evaluation and it is common to note that several identical pumps commissioned by different operators offer different flow rates depending on when operators have interrupted the degassing process. Flow differentials of 10% to 15% have thus been observed. This disadvantage is further increased for low flow pumps.
  • the invention also relates to a method of mounting such a device on a pump and a pump equipped with such a device.
  • the hydraulically actuated pump here comprises a composite membrane 1 which comprises an intermediate membrane 2 between a first thin membrane 3 and a second thin membrane 4.
  • the intermediate membrane 2 is thick and in the form of an elastically deformable arch.
  • the pump comprises a duct 5 which is formed in the thickness of the intermediate membrane 2 and has a first end opening out of the pump and a second end connected to at least one drainage channel.
  • the second end is connected to a first drainage channel 6 and a second drainage channel 7.
  • Each drainage channel is also formed in the thickness of the intermediate membrane, here transversely to the conduit 5, to connect to the conduit 5 the spaces extending between each of the faces of the intermediate membrane 2 and the thin membrane opposite.
  • the pump further comprises a pumping chamber 10 delimited here by both the first thin membrane 3 and by a pumping head 11.
  • the pumping head 11 comprises a suction pipe 12a and a discharge pipe 12b of a
  • the pump also comprises an actuating chamber 13 which is filled with fluid and which is delimited here by the second thin membrane 4, a pump body 14, and a part of the pump. front of a piston 15 movably mounted in said actuating chamber 13 for moving the fluid in said chamber.
  • the composite membrane 1 In use, the composite membrane 1, subjected to this movement of fluid in the actuating chamber 13, will deform. This results in a volume variation of the actuating chamber 13 which corresponds to the displacement of the piston 15 in said actuating chamber 13 and which is transmitted to the pumping chamber 10 by the composite membrane 1.
  • Such a pump being well known from the prior art, it will not be described in more detail here.
  • Such a pump is for example described in the French application FR 2 934 332 or the French application FR 2,670,537 .
  • Such a pump is considered a double diaphragm pump because of its two thin membranes.
  • the pump here comprises a rupture detection device 20 according to the invention which allows the detection of the rupture of one of the thin membranes of the composite membrane 1.
  • the device 20 is mounted on the pump at the outlet of the conduit 5 of the membrane intermediate 2.
  • said device 20 comprises a hollow body 21 in which a first chamber 22 is formed at a first end of the body 21.
  • a conduit 23 connects the first chamber 22 to a second end of the body 21.
  • the device 20 is here arranged on the pump so that the conduit 23 of the body 21 is connected to the conduit 5 of the intermediate membrane 2.
  • the device 20 further comprises a non-return valve 24 disposed in the conduit 23 to be passed in the direction of the second end of the body towards the first chamber 22.
  • the non-return valve 24 comprises in a manner known per se a free ball 25 resting on a seat formed in the conduit 23.
  • the device 20 comprises a piston 26 mounted to move in translation in the body 21.
  • the piston 26 comprises a first portion 27 which cooperates sealingly with the first chamber 22 and which is traversed by a bore of diameter greater than diameter of the free ball 25
  • the first portion 27 is shaped into a head 27a and a piston rod 27b, the head 27a being the portion of the first portion 27 adapted to cooperate sealingly with the first chamber 22.
  • the head 27a here comprises a groove in which is disposed a seal 28 which is intended to cooperate with walls of the first chamber 22.
  • the first end of the body 21 has a first stop 29 to stop a stroke of the piston 26 and thus prevent the head 27a of the piston 26 from coming out of the body 21.
  • the first end of the body 21 has a groove in which a resilient ring is arranged to form the first stop 29.
  • the elastic ring cooperates here with the piston head 27a to stop the stroke of the piston.
  • the piston 26 also comprises a second portion 33 which is adapted to cooperate sealingly with the rod 27b to form a closed end of the piston 26 opposite the second end of the body.
  • a second chamber 30 is formed in the hollow body 21 between the first chamber 22 and the conduit 23 of the body 21, the second chamber 30 having a diameter greater than the diameter of the first portion 27 of the piston.
  • the rod 27b of the piston comprises a second stop 32 to stop a stroke of the piston and prevent the head of the piston 27b from entering the second chamber 30.
  • the rod 27b has a groove in which is arranged an elastic ring to form the second stop 32.
  • the elastic ring forming the second stop 32 cooperating here with the elastic ring forming the first stop 29 to stop the stroke of the piston.
  • the piston head 27b is only movable in translation in the first chamber 22.
  • the device 20 here also comprises means for covering the hollow body 21 which are arranged on the first end of the body 21 to form a closed upper part of the device 20 opposite the part of the device 20 in contact with the pump.
  • means for covering the hollow body 21 comprise a transparent cover 31 arranged on the first end of the body 21 to form an upper part of the device 20 opposite the part of the device 20 in contact with the pump, the transparent cover 31 being here shaped to allow a stroke of the piston 26 to the first stop 29.
  • the second portion 33 of the piston 26 is then colored.
  • the device 20 is mounted as follows on the pump.
  • the body 21 is mounted on the pump so that the conduit 23 of the body 21 is sealingly connected to the conduit 5 of the intermediate membrane 2.
  • the first portion 27 of the piston is then inserted into the body 21 to be in sealing contact with the first chamber 22.
  • a fluid necessary for the degassing of the pump for example oil
  • oil is poured directly through the first portion 27 of the piston.
  • the oil then evacuates towards spaces formed between each thin membrane and the intermediate membrane 2 through the conduit 23 of the body 21, the conduit 5 of the intermediate membrane 2 and the drainage channels 6, 7.
  • the oil is poured until it fills a portion of the second chamber 30.
  • a plug 34 is arranged on the first portion 27 of the piston to cooperate sealingly with the drilling of the first portion.
  • the piston 26 is then raised and lowered in successive phases in the hollow body 21, the head 27a always remaining in sealed contact with the wall of the first chamber 22. Part of the air present between the thin membranes and the intermediate membrane 2 is then driven to the surface of the volume of oil in the second chamber 30 by the pumping caused by the piston 26.
  • Part of the degassing is thus performed by the device according to the invention.
  • the plug is removed from the first portion 27 of the piston.
  • the elastic ring of the second stop 32 is removed from the rod 27b and the first portion 27 of the piston is lowered so that the head 27a of the first portion is at the level of the second chamber 30.
  • the pressure prevailing in the first chamber 22 and in the second chamber 30 is then equal to the atmospheric pressure.
  • the free ball 25 is inserted into the bore of the first portion 27 so as to naturally be placed on the seat of the non-return valve 24 by gravity.
  • the second portion 33 of the piston is then arranged on the first portion 27 so as to close the end of the piston 26.
  • the piston 26 is then raised until the head 27a cooperates sealingly with the first chamber 22.
  • the pressure in the first chamber 22 and in the second chamber 30 then becomes less than atmospheric pressure, which creates a vacuum in said chambers.
  • the air still present between thin membranes and the intermediate membrane is then naturally driven to the surface of the volume of oil in the second chamber 30 due to this depression.
  • the degassing of the pump is done continuously and automatically by the vacuum maintained in the chambers.
  • the degassing can be done during a handling and a transport of the pump to a customer so that at the start of the pump by the customer, there is almost no residual air between the thin membranes and the membrane intermediate.
  • the thin membranes are then very well bonded to the intermediate membrane which ensures a good performance of the pump from its start.
  • the piston 26 is raised until the elastic ring of the second stop 32 can be replaced on the rod 27b that is to say until the two stops cooperate.
  • the piston 26 is then held in a raised position where the head 27a cooperates sealingly with the first chamber 22, the cooperation of the two stops preventing the head 27a from descending into the second chamber 30.
  • the depression in the first chamber 22 and in the second chamber 30 is maintained without an operator or additional system is required to maintain the piston in this raised position.
  • the cover 31 is mounted on the device, once the piston 26 raised.
  • the operator can easily detect a problem of rupture of the membrane, the second colored portion 33 of the piston 26 then being easily visible through the transparent cover 31.
  • the device according to the invention makes it possible to perform other functions than the rupture detection of one of the membranes, such as filling the pump with oil necessary for degassing and degassing of the pump.
  • the device is particularly suitable for small flow pumps comprising two membranes for which the trapping of the smallest volume of air between the two thin membranes degrades the performance and accuracy of the pump.
  • the device according to the invention may be arranged on other types of pumps than that described.
  • the device can be arranged on a hydraulically actuated pump comprising two membranes tightly sealed at their periphery on a fixed structure comprising an annular piece interposed between the two membranes, an internal space between the two membranes being in communication with at least one duct formed in the thickness of the annular piece, said duct being connected to the conduit of the device according to the invention.
  • a pump is for example described by the French application FR 2,624,922 .
  • the different parts of the piston may be shaped differently from what has been described.
  • the first portion 27 may form a piston head and the second portion 33 a piston rod.
  • the body of the device may not include a second chamber 30 between the first chamber 22 and the conduit 23 of the device 20.
  • the degassing of a pump on which the device will be mounted will however be less effective with a device without second chamber, no depression can not be created in the hollow body.
  • the device may not include cover means.
  • the device may not have a transparent cover 31.
  • the second portion 33 of the piston 26 will then be colored.
  • the device comprises means for covering the hollow body 21 which comprise a cover 40 arranged on the first end of the body to form an upper part of the device opposite to the part of the device in contact with the pump, the cover 40 being shaped to allow a stroke of the piston 26 to the first stop 29.
  • An inductive sensor is arranged on said cover 40 so as to generate an electromagnetic field in a closed volume defined by the cover 40, the hollow body 21 and the piston 26.
  • the second portion 33 of the piston 26 is then made of an electrically conductive material, for example a metallic material. In case of rupture of one of the membranes, by the movement of the piston 26, the second portion 33 of the piston will change the electromagnetic field generated by the inductive sensor which will identify said membrane rupture.
  • the cover 40 is transparent.
  • the inductive sensor detects a change in the electromagnetic field that it generates, the operator can visually check whether the piston 26 has moved or not and thus ensure whether or not there is a problem of rupture. of membrane.
  • the different mounting steps of the device 20 on the pump may be different from those described.
  • a plug 34 is arranged on the first portion 27 of the piston to cooperate sealingly with the drilling of the first portion 27 during a first degassing phase

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Description

  • L'invention concerne un dispositif de détection de rupture d'une membrane d'une pompe à actionnement hydraulique. L'invention concerne également un procédé de montage d'un tel dispositif sur une pompe et une pompe équipée d'un tel dispositif.
    • ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
  • Les pompes à actionnement hydraulique comportent de façon préférée au moins deux membranes. Voir FR 2533636 qui décrit un dispositif de détection de rupture de telles membranes. Il est possible de détecter de manière simple la rupture d'une des deux membranes, en surveillant la pression régnant dans l'espace existant entre les deux membranes.
  • On connaît ainsi des pompes à membrane à actionnement hydraulique comportant une membrane composite qui comprend entre deux membranes minces, une membrane intermédiaire épaisse en forme de voûte élastiquement déformable. La pompe comprend un conduit ménagé dans l'épaisseur de la membrane intermédiaire qui a une extrémité qui débouche à l'extérieur de la pompe et une extrémité raccordée à au moins un canal de drainage. Le canal de drainage est également ménagé dans l'épaisseur de la membrane intermédiaire pour relier au conduit les espaces s'étendant entre chacune des faces de la membrane intermédiaire et la membrane mince en regard. Usuellement, un dispositif de détection d'une rupture de membrane est implanté au débouché du conduit de la membrane intermédiaire.
  • Toutefois, il s'avère que les membranes minces ne sont pas toujours parfaitement ajustées sur la membrane intermédiaire. Or la présence d'air remplissant l'espace entre chaque membrane mince et la membrane intermédiaire dégrade fortement les performances de la pompe. Cet inconvénient est encore augmenté pour une pompe de petit débit.
  • Il convient donc d'évacuer l'air ainsi prisonnier entre les membranes minces et la membrane intermédiaire. Il est connu différents processus dits de dégazage pour purger cet air durant une phase de mise en route de la pompe.
  • Un exemple d'un tel processus de dégazage consiste dans une première étape à injecter, par exemple à l'aide d'une seringue, de l'huile au niveau du conduit de la membrane intermédiaire. L'huile remplit alors le canal de drainage et l'espace entre les membranes minces et la membrane intermédiaire.
  • Dans une seconde étape, on aspire à l'aide de la seringue cette huile en entraînant ainsi en partie de l'air qui était piégé entre les membranes minces et la membrane intermédiaire.
  • Dans une troisième étape, le dispositif de détection est monté sur la pompe et la pompe est mise en route avec une mise en charge progressive ce qui a pour conséquence d'expulser l'air encore présent entre les membranes minces et la membrane intermédiaire sous l'effet d'une pression régnant de part et d'autre de la membrane composite.
  • Toutefois, un tel processus de dégazage s'avère long et délicat.
  • Pour pallier cet inconvénient, il est connu d'implanter au débouché du conduit de la membrane intermédiaire un système de dégazage automatique avant d'y implanter le dispositif de détection de rupture d'une membrane.
  • Cependant, un tel système s'avère extrêmement coûteux et complexe d'utilisation.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • Un but de l'invention est de proposer un moyen pour améliorer le processus de dégazage d'une pompe à actionnement hydraulique.
    • BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
  • A cet effet, on propose un dispositif de détection de rupture d'une membrane d'une pompe à actionnement hydraulique, comportant :
    • un corps creux dans lequel une première chambre est ménagée à une première extrémité du corps, un conduit reliant la première chambre à une deuxième extrémité du corps ;
    • un clapet anti-retour disposé dans le conduit pour être passant dans le sens de la deuxième extrémité du corps vers la première chambre.
  • Selon l'invention, le dispositif comporte un piston monté mobile en translation dans le corps creux, le piston comportant une première portion qui coopère de façon étanche avec la première chambre et qui est traversée par un perçage de diamètre supérieur au diamètre d'une bille libre du clapet anti-retour et une deuxième portion qui est apte à coopérer de façon étanche avec la première portion pour former une extrémité fermée du piston opposée à la deuxième extrémité du corps.
  • Il est ainsi possible d'agencer dès le début le dispositif de détection de rupture sur une pompe à actionnement hydraulique et d'effectuer un dégazage de la pompe directement à partir dudit dispositif. Cela simplifie considérablement le processus de dégazage de la pompe.
  • En effet, dans une première étape, le dispositif selon l'invention est agencé sur la pompe sans la bille libre du clapet anti-retour et la deuxième portion du piston. Puis, de l'huile nécessaire au dégazage de la pompe est versée directement à travers la première portion du piston. L'huile s'évacue alors en direction de la pompe à travers le conduit du corps creux.
  • Dans une seconde étape, la première portion du piston est fermée par exemple par la deuxième portion du piston. Le piston est alors remonté puis abaissé par phases successives dans la première chambre ce qui permet d'entraîner une partie de l'air qui était piégé dans la pompe au niveau de la membrane.
  • Dans une troisième étape, la deuxième portion du piston est retirée. La bille libre du clapet anti-retour est insérée dans le perçage de la première portion de sorte à venir naturellement se placer sur un siège du clapet anti-retour. La deuxième portion du piston est alors agencée sur la première portion pour fermer l'extrémité du piston. La pompe est alors mise en route avec une mise en charge progressive ce qui a pour conséquence d'expulser l'air encore présent dans la pompe au niveau de la membrane.
  • Le dispositif selon l'invention permet ainsi d'assurer une phase de remplissage de la pompe par de l'huile nécessaire au dégazage et d'assurer une phase de dégazage en plus d'assurer une détection de rupture d'une membrane.
  • De façon avantageuse, le fait de conserver un unique dispositif pour le remplissage, le dégazage et la détection permet de maintenir une légère dépression dans la première chambre du corps creux. Une petite partie de l'air emprisonné dans la pompe au niveau de la membrane est ainsi évacué en continu ce qui augmente l'efficacité du processus de dégazage par le dispositif selon l'invention.
  • Selon un mode de réalisation privilégié, une deuxième chambre est ménagée dans le corps creux entre la première chambre et le conduit, la deuxième chambre ayant un diamètre supérieur au diamètre de la première portion du piston.
  • De la sorte, une fois la première étape et la deuxième étape décrites ci-dessus réalisées, la deuxième portion du piston est retirée et la première portion du piston abaissée au niveau de la deuxième chambre. La bille libre du clapet anti-retour est alors insérée dans le perçage de la première portion de sorte à venir naturellement se placer sur le siège du clapet anti-retour. La deuxième portion du piston est ensuite agencée sur la première portion de sorte à fermer l'extrémité du piston. Le piston est alors relevé jusqu'à coopérer de façon étanche avec la première chambre, ce qui a pour conséquence de provoquer une dépression dans la première chambre et la deuxième chambre. L'air encore présent dans la pompe au niveau de la membrane est ainsi expulsé dans lesdites chambres de façon naturelle. Il n'y a plus lieu d'interrompre un processus de dégazage en arrêtant la mise en route de la pompe puisque l'air est entraîné en continu de la membrane jusqu'au dispositif selon l'invention.
  • Ainsi, le dégazage de la pompe par le dispositif selon l'invention s'avère encore plus efficace.
  • De façon encore plus privilégiée, le piston comporte une butée destinée à coopérer avec la première chambre pour arrêter une course du piston avant que la première portion du piston pénètre dans la deuxième chambre.
  • De la sorte, lorsque le piston est relevé, la première portion du piston est maintenue en contact étanche avec la première chambre ce qui permet d'entretenir la dépression dans le corps creux. Le dégazage s'effectue ainsi en continu sans qu'un opérateur ou un système supplémentaire ne maintienne le piston en position de contact étanche avec la première chambre ce qui améliore davantage le processus de dégazage.
  • En effet, dans l'art antérieur, le processus de dégazage est interrompu lorsqu'un opérateur considère que l'air emprisonné entre les membranes minces et la membrane intermédiaire a été entièrement expulsé. L'opérateur se base sur le débit de la pompe pour faire cette évaluation et il est fréquent de constater que plusieurs pompes identiques mises en service par des opérateurs différents offrent des débits différents selon le moment où les opérateurs ont interrompu le processus de dégazage. Des écarts de débit de 10% à 15% ont ainsi été constatés. Cet inconvénient est encore augmenté pour des pompes à faible débit.
  • Avec le dispositif de l'invention, des pompes identiques mises en service par des opérateurs différents offrent des débits bien plus proches, le processus de dégazage s'effectuant en continu grâce au maintien d'une dépression dans le corps creux. Les écarts de débit sont alors inférieurs à 5%.
  • L'invention concerne également un procédé de montage d'un tel dispositif sur une pompe et une pompe équipée d'un tel dispositif.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention.
  • Il sera fait référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles :
    • la figure 1 est une vue en coupe partielle schématique d'une pompe à membrane équipée d'un dispositif selon l'invention ;
    • les figures 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f sont des vues en coupe partielle schématique du dispositif illustré à la figure 1 au cours de ses différentes phases de montage sur la pompe ;
    • les figures 3a et 3b sont des vues schématiques en coupe partielle d'un dispositif selon une variante de l'invention dans les phases de montage des figures 2e et 2f.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • En référence à la figure 1, la pompe à actionnement hydraulique comporte ici une membrane composite 1 qui comprend une membrane intermédiaire 2 entre une première membrane mince 3 et une deuxième membrane mince 4. La membrane intermédiaire 2 est épaisse et en forme de voûte élastiquement déformable. La pompe comprend un conduit 5 qui est ménagé dans l'épaisseur de la membrane intermédiaire 2 et a une première extrémité débouchant à l'extérieur de la pompe et une deuxième extrémité raccordée à au moins un canal de drainage. Ici, la deuxième extrémité est raccordée à un premier canal de drainage 6 et à un deuxième canal de drainage 7. Chaque canal de drainage est également ménagé dans l'épaisseur de la membrane intermédiaire, ici transversalement au conduit 5, pour relier au conduit 5 les espaces s'étendant entre chacune des faces de la membrane intermédiaire 2 et la membrane mince en regard.
  • La pompe comporte en outre une chambre de pompage 10 délimitée ici à la fois par la première membrane mince 3 et par une tête de pompage 11. La tête de pompage 11 comprend un conduit d'aspiration 12a et un conduit de refoulement 12b d'un fluide à doser qui débouchent tous deux dans la chambre de pompage 10. La pompe comporte également une chambre d'actionnement 13 qui est remplie de fluide et qui est délimitée ici par la deuxième membrane mince 4, un corps de pompe 14, et une partie frontale d'un piston 15 montée mobile dans ladite chambre d'actionnement 13 pour déplacer le fluide dans ladite chambre.
  • En service, la membrane composite 1, soumise à ce déplacement de fluide dans la chambre d'actionnement 13, va se déformer. Il en résulte une variation de volume de la chambre d'actionnement 13 qui correspond au déplacement du piston 15 dans ladite chambre d'actionnement 13 et qui est transmise à la chambre de pompage 10 par la membrane composite 1.
  • Une telle pompe étant bien connue de l'art antérieur, elle ne sera pas décrite plus en détails ici. Une telle pompe est par exemple décrite dans la demande française FR 2 934 332 ou encore la demande française FR 2 670 537 . Une telle pompe est considérée comme une pompe à double membrane du fait de ses deux membranes minces.
  • La pompe comporte ici un dispositif de détection de rupture 20 selon l'invention qui permet la détection de la rupture d'une des membranes minces de la membrane composite 1. Le dispositif 20 est monté sur la pompe au débouché du conduit 5 de la membrane intermédiaire 2.
  • En référence à la figure 2e, ledit dispositif 20 comporte un corps creux 21 dans lequel une première chambre 22 est ménagée à une première extrémité du corps 21. Un conduit 23 relie la première chambre 22 à une deuxième extrémité du corps 21. Le dispositif 20 est ici agencé sur la pompe de sorte que le conduit 23 du corps 21 soit relié au conduit 5 de la membrane intermédiaire 2.
  • Le dispositif 20 comporte en outre un clapet anti-retour 24 disposé dans le conduit 23 pour être passant dans le sens de la deuxième extrémité du corps vers la première chambre 22. Le clapet anti-retour 24 comporte de façon connue en soi une bille libre 25 reposant sur un siège formé dans le conduit 23.
  • Selon l'invention, le dispositif 20 comporte un piston 26 monté mobile en translation dans le corps 21. Le piston 26 comprend une première portion 27 qui coopère de façon étanche avec la première chambre 22 et qui est traversée par un perçage de diamètre supérieur au diamètre de la bille libre 25
  • Selon un mode de réalisation privilégié, la première portion 27 est conformée en une tête 27a et une tige 27b de piston, la tête 27a étant la partie de la première portion 27 apte à coopérer de façon étanche avec la première chambre 22. A cet effet, la tête 27a comprend ici une gorge dans laquelle est disposé un joint 28 qui est destiné à coopérer avec des parois de la première chambre 22.
  • De préférence, la première extrémité du corps 21 comporte une première butée 29 pour arrêter une course du piston 26 et empêcher ainsi que la tête 27a du piston 26 ne sorte du corps 21. Ici, la première extrémité du corps 21 comporte une gorge dans laquelle est agencé un anneau élastique pour former la première butée 29. L'anneau élastique coopère ici avec la tête 27a du piston pour arrêter la course du piston.
  • Le piston 26 comprend également une deuxième portion 33 qui est apte à coopérer de façon étanche avec la tige 27b pour former une extrémité fermée du piston 26 opposée à la deuxième extrémité du corps.
  • Selon un mode de réalisation privilégié, une deuxième chambre 30 est ménagée dans le corps creux 21 entre la première chambre 22 et le conduit 23 du corps 21, la deuxième chambre 30 ayant un diamètre supérieur au diamètre de la première portion 27 du piston.
  • De préférence, la tige 27b du piston comporte une deuxième butée 32 pour arrêter une course du piston et empêcher que la tête du piston 27b ne pénètre dans la deuxième chambre 30. Ici, la tige 27b comporte une gorge dans laquelle est agencé un anneau élastique pour former la deuxième butée 32. L'anneau élastique formant la deuxième butée 32 coopérant ici avec l'anneau élastique formant la première butée 29 pour arrêter la course du piston.
  • Ainsi, grâce aux deux butées, la tête 27b du piston est uniquement mobile en translation dans la première chambre 22.
  • Le dispositif 20 comporte ici également des moyens de couverture du corps creux 21 qui sont agencés sur la première extrémité du corps 21 pour former une partie supérieure fermée du dispositif 20 opposée à la partie du dispositif 20 en contact avec la pompe. Selon un mode de réalisation particulier, des moyens de couverture du corps creux 21 comportent un capot transparent 31 agencé sur la première extrémité du corps 21 pour former une partie supérieure du dispositif 20 opposée à la partie du dispositif 20 en contact avec la pompe, le capot transparent 31 étant ici conformé pour autoriser une course du piston 26 jusqu'à la première butée 29. De préférence, la deuxième portion 33 du piston 26 est alors colorée.
  • Le dispositif 20 est monté comme suit sur la pompe.
  • En référence à la figure 2a, le corps 21 est monté sur la pompe de sorte que le conduit 23 du corps 21 soit relié de façon étanche au conduit 5 de la membrane intermédiaire 2. La première portion 27 du piston est ensuite insérée dans le corps 21 pour être en contact étanche avec la première chambre 22.
  • Dans cette position, un fluide nécessaire au dégazage de la pompe, par exemple de l'huile, est versé directement à travers la première portion 27 du piston. L'huile s'évacue alors en direction d'espaces formés entre chaque membrane mince et la membrane intermédiaire 2 à travers le conduit 23 du corps 21, le conduit 5 de la membrane intermédiaire 2 et les canaux de drainage 6, 7. De préférence, l'huile est versée jusqu'à ce que ce qu'elle remplisse une partie de la deuxième chambre 30.
  • Une fois l'huile versée, le perçage de la première portion 27 du piston est refermé pour former l'extrémité fermée du piston 26 opposée à la deuxième extrémité du corps 21. Ici, un bouchon 34 est agencé sur la première portion 27 du piston pour coopérer de façon étanche avec le perçage de la première portion.
  • En référence à la figure 2b, le piston 26 est alors remonté puis abaissé par phases successives dans le corps creux 21, la tête 27a restant toujours en contact étanche avec la paroi de la première chambre 22. Une partie de l'air présent entre les membranes minces et la membrane intermédiaire 2 est alors entraîné jusqu'à la surface du volume d'huile dans la deuxième chambre 30 par le pompage provoqué par le piston 26.
  • Une partie du dégazage est ainsi réalisée par le dispositif selon l'invention.
  • En référence à la figure 2c, le bouchon est retiré de la première portion 27 du piston. De préférence, l'anneau élastique de la deuxième butée 32 est retiré de la tige 27b et la première portion 27 du piston est abaissée pour que la tête 27a de la première portion se trouve au niveau de la deuxième chambre 30. La pression régnant dans la première chambre 22 et dans la deuxième chambre 30 est alors égale à la pression atmosphérique.
  • La bille libre 25 est insérée dans le perçage de la première portion 27 de sorte à venir naturellement se placer sur le siège du clapet anti-retour 24 par simple gravité. La deuxième portion 33 du piston est alors agencée sur la première portion 27 de sorte à fermer l'extrémité du piston 26.
  • En référence à la figure 2d, le piston 26 est alors relevé jusqu'à ce que la tête 27a coopère de façon étanche avec la première chambre 22.
  • La pression régnant dans la première chambre 22 et dans la deuxième chambre 30 devient alors inférieure à la pression atmosphérique, ce qui crée une dépression dans lesdites chambres. L'air encore présent entre les membranes minces et la membrane intermédiaire est alors naturellement entraîné jusqu'à la surface du volume d'huile dans la deuxième chambre 30 du fait de cette dépression.
  • De façon avantageuse, le dégazage de la pompe se fait de façon continue et automatique par la dépression entretenue dans les chambres. Le dégazage peut ainsi s'effectuer durant une manutention et un transport de la pompe à un client de sorte qu'au démarrage de la pompe par le client, il n'y ait quasiment plus d'air résiduel entres les membranes minces et la membrane intermédiaire. Les membranes minces sont alors très bien collées à la membrane intermédiaire ce qui assure un bon rendement de la pompe dès son démarrage.
  • De façon avantageuse, il est très facile pour un opérateur de savoir si la tête 27a est encore au niveau de la deuxième chambre 22 ou si elle est au niveau de la deuxième chambre 30 même si l'opérateur ne peut visuellement le constater. En effet, lorsque le joint 28 vient s'engager contre les parois de la première chambre 22 cela génère des forces de frottement et l'opérateur ressent alors très nettement une résistance à la remontée du piston 26.
  • De préférence, le piston 26 est relevé jusqu'à ce que l'anneau élastique de la deuxième butée 32 puisse être remis en place sur la tige 27b c'est-à-dire jusqu'à ce que les deux butées coopèrent.
  • Le piston 26 est alors maintenu dans une position relevée où la tête 27a coopère de façon étanche avec la première chambre 22, la coopération des deux butées empêchant la tête 27a de descendre dans la deuxième chambre 30. La dépression dans la première chambre 22 et dans la deuxième chambre 30 est donc entretenue sans qu'un opérateur ou un système supplémentaire soit nécessaire pour maintenir le piston dans cette position relevée.
  • En référence à la figure 2d, le capot 31 est monté sur le dispositif, une fois le piston 26 relevé.
  • En référence aux figures 2e et 2f, lorsque qu'une des deux membranes minces cassent, l'huile présente entre les membranes minces 3, 4 et la membrane intermédiaire 2 et/ou le fluide à doser et/ou le fluide remplissant la chambre d'actionnement 13 est refoulée dans les canaux de drainage 6, 7 et dans le conduit 5 de la membrane intermédiaire 2 jusqu'à remonter dans le conduit 23 du dispositif 20. De part une pression exercée par l'huile et/ou le fluide à doser et/ou le fluide remplissant la chambre d'actionnement, la bille libre 25 est soulevée et le liquide remonte dans la deuxième chambre 30 puis dans la première chambre 22 en provoquant le déplacement du piston de la deuxième butée 32 jusqu'à la première butée 29.
  • L'opérateur peut facilement détecter un problème de rupture de membrane, la deuxième portion 33 colorée du piston 26 étant alors aisément visible à travers le capot transparent 31.
  • Le dispositif selon l'invention permet d'assurer d'autres fonctions que la détection de rupture d'une des membranes comme le remplissage de la pompe par de l'huile nécessaire au dégazage et le dégazage de la pompe. Le dispositif est particulièrement adapté aux pompes de petit débit comprenant deux membranes pour lesquelles le piégeage du moindre volume d'air entre les deux membranes minces dégrade les performances et la précision de la pompe.
  • L'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications.
  • En particulier, le dispositif selon l'invention pourra être agencé sur d'autres types de pompes que celle décrite. Par exemple, le dispositif pourra être agencé sur une pompe à actionnement hydraulique comportant deux membranes pincées de manière étanche à leur périphérie sur une structure fixe comprenant une pièce annulaire intercalée entre les deux membranes, un espace intérieur entre les deux membranes étant en communication avec au moins un conduit ménagé dans l'épaisseur de la pièce annulaire, ledit conduit étant relié au conduit du dispositif selon l'invention. Une telle pompe est par exemple décrite par la demande française FR 2 624 922 .
  • Les différentes pièces du piston pourront être conformées différemment de ce qui a été décrit. Par exemple, la première portion 27 pourra former une tête de piston et la deuxième portion 33 une tige de piston.
  • Le corps du dispositif pourra ne pas comporter de deuxième chambre 30 entre la première chambre 22 et le conduit 23 du dispositif 20. Le dégazage d'une pompe sur laquelle sera monté le dispositif sera toutefois moins efficace avec un dispositif sans deuxième chambre, aucune dépression ne pouvant alors être créée dans le corps creux.
  • Le dispositif pourra ne pas comporter de moyens de couverture. Par exemple, si la détection de la rupture d'une membrane se fait visuellement, le dispositif pourra ne pas comporter de capot transparent 31. De préférence, la deuxième portion 33 du piston 26 sera alors colorée.
  • Bien qu'ici la détection de la rupture d'une membrane se fasse visuellement, la détection de la rupture pourra se faire électroniquement. Par exemple, en référence aux figures 3a et 3b, le dispositif comporte des moyens de couverture du corps creux 21 qui comprennent un couvercle 40 agencé sur la première extrémité du corps pour former une partie supérieure du dispositif opposée à la partie du dispositif en contact avec la pompe, le couvercle 40 étant conformé pour autoriser une course du piston 26 jusqu'à la première butée 29. Un capteur inductif est agencé sur ledit couvercle 40 de sorte à générer un champ électromagnétique dans un volume fermé défini par le couvercle 40, le corps creux 21 et le piston 26. La deuxième portion 33 du piston 26 est alors en un matériau électriquement conducteur, par exemple un matériau métallique. En cas de rupture d'une des membranes, de par le mouvement du piston 26, la deuxième portion 33 du piston va venir modifier le champ électromagnétique généré par le capteur inductif ce qui va permettre de repérer ladite rupture de membrane.
  • De préférence, le couvercle 40 est transparent. Ainsi, si le capteur inductif détecte une modification du champ électromagnétique qu'il génère, l'opérateur peut venir vérifier visuellement si le piston 26 s'est ou non déplacé et donc s'assurer s'il y a ou non un problème de rupture de membrane.
  • Les différentes étapes de montage du dispositif 20 sur la pompe pourront être différentes de celles décrites. En particulier, bien qu'ici un bouchon 34 soit agencé sur la première portion 27 du piston pour coopérer de façon étanche avec le perçage de la première portion 27 lors d'une première phase de dégazage, on pourra directement agencer la deuxième portion 33 du piston pour coopérer de façon étanche avec le perçage de la première portion 27 lors de ladite première phase de dégazage.

Claims (10)

  1. Dispositif de détection de rupture d'une membrane d'une pompe à actionnement hydraulique comportant :
    - un corps creux (21) dans lequel une première chambre (22) est ménagée à une première extrémité du corps, un conduit (23) reliant la première chambre à une deuxième extrémité du corps ;
    - un clapet anti-retour (24) disposé dans le conduit pour être passant dans le sens de la deuxième extrémité du corps vers la première chambre ;
    le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un piston (26) monté mobile en translation dans le corps creux, le piston comportant une première portion (27) qui coopère de façon étanche avec la première chambre et qui est traversée par un perçage de diamètre supérieur au diamètre d'une bille libre (25) du clapet anti-retour et une deuxième portion (33) qui est apte à coopérer de façon étanche avec la première portion pour former une extrémité fermée du piston opposée à la deuxième extrémité du corps.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel une deuxième chambre (30) est ménagée dans le corps creux (21) entre la première chambre (22) et le conduit (23), la deuxième chambre ayant un diamètre supérieur au diamètre de la première portion (27) du piston.
  3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le piston (26) comporte une butée (32) destinée à coopérer avec la première chambre (22) pour arrêter une course du piston avant que la première portion (27) du piston pénètre dans la deuxième chambre (30).
  4. Dispositif selon la revendication 1, comportant une butée (29) qui est agencée au niveau de la première extrémité du corps (21) et qui est destinée à coopérer avec le piston (26) pour arrêter une course du piston avant que la première portion (27) du piston ne sorte dans sa totalité du corps creux (21).
  5. Dispositif selon la revendication 1, comportant des moyens de couverture (31, 40, 41) du corps creux (21) qui sont agencés sur la première extrémité du corps (21) pour former une partie supérieure fermée du dispositif opposée à une partie inférieure du dispositif pourvue de moyens de liaison à la pompe.
  6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les moyens de couverture du corps creux (21) comportent un capot transparent (31) agencé sur la première extrémité du corps (21) et la deuxième portion (33) du piston (26) est colorée.
  7. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la première portion (27) est conformée en une tête (27a) et une tige (27b) de piston, la tête étant la partie de la première portion apte à coopérer de façon étanche avec la première chambre (22).
  8. Procédé de montage sur une pompe du dispositif selon la revendication 1, comportant les étapes de :
    - agencer le corps (21) sur la pompe ;
    - insérer la première portion (27) du piston dans le corps pour être en contact étanche avec la première chambre (22) ;
    - verser un fluide nécessaire au dégazage de la pompe directement à travers la première portion du piston ;
    - insérer la bille libre (25) dans le perçage de la première portion ;
    - agencer la deuxième portion (33) du piston sur la première portion.
  9. Procédé de montage selon la revendication 8, dans lequel le dispositif comporte une deuxième chambre (30) ménagée dans le corps creux (21) entre la première chambre (22) et le conduit (23), la deuxième chambre ayant un diamètre supérieur au diamètre de la première portion (27) du piston, le procédé comportant alors les étapes de :
    - abaisser la première portion du piston au niveau de la deuxième chambre avant d'insérer la bille libre (25) du clapet anti-retour (24) et d'agencer la deuxième portion (33) du piston sur la première portion ; et
    - remonter le piston (26) de sorte que la première portion coopère de façon étanche avec la première chambre.
  10. Pompe à membrane à actionnement hydraulique comportant une membrane composite (1) qui comprend entre deux membranes minces (3,4) une membrane intermédiaire (2) épaisse en forme de voûte élastiquement déformable, la pompe comportant un conduit (5) qui est ménagé dans l'épaisseur de la membrane intermédiaire (2) et qui a une extrémité qui débouche à l'extérieur de la pompe et une extrémité raccordée à au moins un canal de drainage (6,7), le canal de drainage étant également ménagé dans l'épaisseur de la membrane intermédiaire (2) pour relier au conduit (5) de la pompe les espaces s'étendant entre chacune des faces de la membrane intermédiaire et la membrane mince en regard, l'extrémité du conduit débouchant à l'extérieur de la pompe étant reliée au conduit (23) d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
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