FR2801955A1 - Soupape de contre-pression a aeration automatique - Google Patents

Abstract

Une soupape de contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée est fournie, dans un corps de soupape (42) comprenant une chambre de contre-pression ayant une entrée (48) de fluide et une sortie (50) de fluide. Un organe à contre-pression, chargé par un ressort, couvre la sortie (50) de fluide qui est déplacable entre une position normalement fermée, dans laquelle l'organe à contre-pression ferme de façon étanche la sortie (50) de fluide, et une position ouverte, dans laquelle l'organe à contre-pression est dégagé de la sortie (50) de fluide afin de permettre au fluide de s'écouler à travers la chambre à contre-pression, depuis l'entrée (48) de fluide vers la sortie (50) de fluide, en réponse à l'augmentation de la pression de fluide dans la chambre à contre-pression. Un orifice de dérivation de gaz est ménagé dans une partie supérieure de la chambre à contre-pression qui relie la chambre à contre-pression à une partie aval de la sortie (50) de fluide. L'orifice de dérivation de gaz a une dimension de diamètre sélectionnée pour permettre l'écoulement de gaz par l'orifice, mais pour empêcher pratiquement tout écoulement de liquide par l'orifice. L'air ou du gaz, entrant dans la soupape à contre-pression, est automatiquement aéré hors de la chambre à contre-pression lorsque la soupape se remplit à chaque course de pompage, afin de maintenir une bonne tenue hydraulique et de fournir un écoulement de fluide mieux précis, amélioré.

Description

<U>SOUPAPE DE CONTRE-PRESSION À AÉRATION AUTOMATIQUE</U> La présente invention concerne de façon générale pompes de dosage de liquide destinées à fournir des quantités contrôlées des liquides depuis un récipient à un autre, ou d'une source d'alimentation à un flux de processus. Plus particulièrement, elle concerne une soupape ' contre- pression à aération automatique nouvelle et améliorée, devant être utilisée sur pompe de dosage de liquide afin de fournir une contre pression souhaitable afin d'assurer que la pompe de dosage dose du fluide façon précise.

Les pompes de dosage à diaphragme sont connues sont utilisées pour transférer des fluides depuis un endroit à un autre. Généralement, les pompes à diaphragme ont une zone de culasse ou tête de pompe, comprenant une chambre à produit liée sur un côté à un organe à diaphragme déplacable. L'entrée et la sortie à la chambre à produit sont dotées de clapets anti-retour. Lorsque le diaphragme est écarté de la chambre à produit, le clapet anti-retour de sortie se ferme sous pression réduite le clapet anti-retour d'entrée s'ouvre et du fluide est attiré dans la chambre à produit. Ensuite, lorsque le diaphragme est déplacé vers le côté produit, la pression augmente sur le fluide dans la chambre a produit, fermant le clapet anti-retour d'entrée, ouvrant le clapet anti-retour sortie et forçant le fluide se trouvant dans la chambre à produit à s'échapper de la sortie. Lorsqu'on est en fonctionnement continu, une pompe à diaphragme pompe du fluide par le côté produit de façon pulsatoire.

Les déplacements du diaphragme peuvent être obtenus avec un système d'entraînement de nature mécanique ou un système d'entraînement de nature hydraulique. Un exemple d'entrainement mécanique est une pompe à solénoïde. Dans une pompe à solénoïde, une tige d'actionneur de diaphragme est fixée à une première extrémité sur le diaphragme et, à son extrémité opposée, est reliée à un actionneur de solénoïde. Le solénoïde, commandé électriquement ou électriquement, agit pour provoquer le déplacement linéaire dans un sens et dans l'autre de l'actionneur et de la tige d'actionneur de diaphragme, provoquant de cette manière directement les déplacements du diaphragme. Dans une pompe de dosage à diaphragme entraînée de façon hydraulique, le déplacement du diaphragme est obtenu en faisant varier la pression d'un fluide hydraulique du côté hydraulique du diaphragme, par le fonctionnement d'un piston à mouvement alternatif qui est mis en communication hydraulique avec une chambre hydraulique. Au lieu d'avoir une fixation mécanique directe au diaphragme, avec ce type de pompe un fluide hydraulique est mis sous pression sur un côté du diaphragme, provoquant déplacements de rapprochement ou d'écartement de la part du diaphragme, par rapport à la chambre à produit. Ceci entraîne également pompage pulsé du fluide par la culasse de la pompe.

D'excellents exemples de ces types de pompes de dosage à diaphragme sont décrits dans le brevet US No. 5 667 368 dédié au public, attribué le septembre 1997, et le brevet US 5 676 , ayant été attribué le 14 octobre 1997.

Toute pompe de dosage à diaphragme demande certaine contre-pression pour doser des fluides de façon précise. Cette pression peut être située dans la plage d'environ 0,35 à 2,45 kg/cmz (5 à 35 psi), de préférence d'environ 0,7 à 1,75 kg/cm z (10 à environ 25 psi). La contre- pression est nécessaire pour assurer le remplacement correct du clapet anti-retour sur son siège, pour la sortie de produit ou bien le clapet anti-retour à bille de décharge. Le manque de contre-pression entraîne ou permet à un écoulement de fluide d'être de valeur excessive par rapport au débit théorique. L'utilisation d'une soupape à contre-pression permet d'aider à la fourniture de la contre-pression nécessaire et est spécialement utile lorsqu'on pompe des fluides dans un réceptacle ou un système installé à un niveau inférieur de pression ou sans pression, de manière ' maintenir la précision du dosage.

Un problème pouvant se produire dans les pompes de dosage à diaphragme se manifeste pendant le fonctionnement si un volume d'air est aspiré dans les tuyauteries d'aspiration, si bien que de l'air chemine à travers la tuyauterie d'aspiration, ou bien après être resté au ralenti, du gaz s'accumulant dans la culasse de la pompe. L'air ou le gaz l'on a dans l'admission ou la culasse de la pompe peuvent provoquer un manque d'amorçage de la pompe. Si la pompe perd son amorçage et que du gaz remplit la zone de la tête ou de la culasse de la pompe de dosage à diaphragme, du fait de la compressibilité du gaz les déplacements de pompage du diaphragme peuvent comprimer le gaz simplement et n'entraîner aucun pompage de liquide ni écoulement de-liquide. S'il y a perte d'amorçage, il est fréquent qu'une pompe ne puisse récupérer sa tenue hydraulique et redémarrer pompage.

De manière correspondante, un objet de la présente invention est de fournir une soupape à contre pression à aération, automatique, nouvelle et améliorée, qui offre une caracteristique de dérivation des gaz, permettant à de l'air ou du gaz piégé d'être pompé et véhiculé autour du dispositif à restriction à contre-pression de manière que, dans l'éventualité où de l'air s'est introduit dans la chambre pompage, cet air puisse être rapidement enlevé et que la pompe puisse assurer un auto-amorçage pour reprendre le pompage du liquide.

<U>Résumé de l'Invention</U> Selon cet objet ainsi d'autres objets, la présente invention fournit une soupape à contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée, pour des pompes de dosage à diaphragme. La soupape à contre-pression à aération automatique peut être disposée en une relation d'étanchéité, en ligne, avec l'orifice de sortie de décharge de produit d'une pompe de dosage à diaphragme, comprenant typiquement une valve de sortie constituée par un clapet anti-retour.

Selon un mode de réalisation, la soupape à contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée comprend un corps de soupape comprenant une chambre à contre-pression ayant une entrée de fluide et une sortie de fluide. Un organe à contre-pression, chargé par un ressort, recouvre la sortie de fluide est déplaçable entre une position normalement fermée, dans laquelle l'organe à contre-pression ferme de façon étanche la sortie de fluide, et une position ouverte, dans laquelle l'organe à contre-pression est degagé de la sortie de fluide, afin de permettre à du fluide de s'écouler à travers la chambre à contre-pression, depuis l'entrée de fluide à la sortie de fluide en réponse à l'augmentation de la pression de fluide dans la chambre à contre-pression. Un orifice de dérivation de gaz est ménagé dans une partie supérieure de la chambre à contre-pression, qui relie la chambre à contre-pression à une partie aval de la sortie de fluide. L'orifice de dérivation de gaz a un diamètre dont une dimension est sélectionnée pour permettre un écoulement-de gaz à travers l'orifice mais pratiquement pas d'écoulement de liquide à travers cet orifice. L'air ou le gaz entrant dans la soupape de contre-pression est automatiquement évacué de la chambre à contre-pression, lorsque la soupape se remplit, à chaque course de la pompe, pour conserver la tenue hydraulique et offre un écoulement de fluide amélioré, plus précis.

Dans un mode de réalisation préféré, la soupape de contre-pression aération automatique nouvelle et améliorée comprend un corps de soupape comprenant une chambre à contre-pression cylindrique, allongée, ayant un axe longitudinal orienté horizontalement. Une voie de passage d'entrée relie la sortie de décharge d'une culasse de pompe à partie inférieure de la chambre à contre-pression. Un orifice de sortie, cylindrique, montant, fait saillie intérieurement dans la chambre à contre-pression qui a une face d'extrémité d'étanchéité dotée d'une ouverture de sortie. L'ouverture de sortie est reliée hydrauliquement à une voie de passage de sortie de produit. Une extrémité supérieure de la chambre contre- pression est dotée d'un orifice de dérivation de gaz qui s'étend à une extrémité depuis la chambre à contre-pression vers une extrémité opposée, communiquant avec la voie de passage de décharge de produit. La surface d'étanchéité d'extrémité que l'on a sur l'appendice cylindrique entourant l'ouverture de sortie et une face de la chambre à contre-pression est recouverte par un organe de contre-pression chargé par un ressort. L'organe à contre-pression est chargé élastiquement contre la surface d'étanchéité d'extrémité, afin de fermer l'ouverture de sortie lorsqu'il se trouve dans une position normalement fermée.

Durant une impulsion de compression ou de pompage, venant de la pompe de dosage à diaphragme, le fluide s'écoule depuis la sortie de décharge de produit de la culasse de la pompe, dans la voie de passage d'entrée. Tout gaz inclus dans ce fluide entrant monte en partie haute de la chambre de contre-pression. Lorsque la pression augmente, le gaz est forcé à passer par l'orifice de dérivation de gaz, afin de supprimer toute quantité de du système jusqu'à ce que le liquide pénètre dans l'orifice. L'orifice a un diamètre sélectionné pour permettre à des gaz de s'écouler aisément à travers lui, mais qui empêchent pratiquement le liquide de s'écouler sous l'effet la viscosité accrue de ce liquide. Dès que la totalité de l'air ou gaz a été aérée de la chambre à contre-pression et que le liquide est entré en contact avec l'orifice de dérivation de gaz, la chambre à contre-pression étant remplie par du liquide, l'écoulement du liquide est efficacement empêché, et la pression interne régnant à l'intérieur de la chambre à contre-pression augmente. Lorsque la pression interne augmente à une valeur suffisante, la pression va déplacer l'organe à contre-pression chargé par un ressort, pour l'écarter de l'ouverture de sortie, à l'encontre de la force exercée par le ressort, pour permettre à des fluides de sortir de la chambre à contre-pression en passant par l'ouverture de sortie et la voie de passage de sortie de produit.

Lorsque la pompe de dosage à diaphragme continue son cycle, subséquemment à la phase de compression, et lorsque la pression régnant dans la chambre à contre-pression diminue, l'organe à contre-pression se déplace à sa position normale enfermée, fermant l'ouverture de sortie, permettant au clapet anti-retour à billes monté sur l'orifice de décharge pompe de se fermer complètement, pour empêcher la fuite ou le passage d'un excès de fluide à travers l'extrémité de décharge. II s'est trouvé etre inattendu que, en prévoyant intentionnellement une fuite dans le système a contre-pression, ceci entraînerait une fuite réelle inférieure et donnerait un dosage amélioré plus précis.

La soupape à contre-pression à aération nouvelle et améliorée selon la présente invention comprend, de préférence, des passages intérieurs généreux, constitués d'alésages de grand diamètre, visant à réduire ou éliminer toute tension de surface ou phénomène capillaire, si bien que les bulles d'air ne soient pas piégées en empêchant de conserver ou de revenir à une tenue hydraulique.

Selon la soupape à contre-pression à aération nouvelle et améliorée, l'orifice de dérivation du gaz permet à de l'air ou à du gaz piegé d'être passé à travers l'orifice et, une fois que l'air est passé, le fluide va égaiement fuir, mais, du fait de la grande différence existant entre la viscosité de l'air et celle du liquide, la fuite de liquide à travers l'orifice est proche de zéro. Des tests ont vérifié que la précision de dosage de la pompe n'était pas affectée d'une quantité qui soit mesurable. fois la dérivation de l'air effectuée, la pompe reprend le pompage du liquide, et la pompe est en mesure de lever hydrauliquement l'organe de contre pression à l'encontre de la caractéristique de déplacement élastique, afin de reprendre le pompage. Le temps nécessaire pour l'élimination du gaz va varier selon la quantité d'air ou de gaz, cependant, la soupape à contre-pression à aération nouvelle et améliorée, selon cette présente invention, peut éliminer soixante centimètres d'air dans une tuyauterie d'aspiration en peu de temps, sur une durée comprise entre environ 30 secondes et 1,5 minute.

Selon un mode de réalisation préféré, si la quantite d'air ou analogue est extrêmement grande, un levier de forçage manuel peut être prévu pour lever l'organe de contre-pression chargé par ressort @ l'encontre de la force du ressort, pour maintenir l'ouverture de sortie condition ouverte. Ceci réduit la contre-pression à une valeur proche de zéro, permettant de reprendre rapidement l'amorçage.

Des aspects préférés, mais non limitatifs de l'invention sont les suivants - le corps de soupape comprend du métal, - corps de soupape comprend un matériau polymère thermoplastique, - le corps de soupape a une construction unitaire, - dimension de diamètre de l'orifice de dérivation gaz est comprise dans la plage d'environ 0,025 mm à 0,254 mm (0,001 à 0,01 pouce).

Selon une variante de réalisation, l'invention propose egalement une soupape à contre-pression à aération automatique comprenant corps de soupape comprenant une ouverture d'entrée inférieure susceptible d'être reliée de façon étanche à une sortie de décharge de produit d'une pompe de dosage de fluide, une ouverture de sortie supérieure opposée, et une ouverture latérale, ledit corps de soupape comprenant en outre une cavité étagée disposée intérieurement de façon adjacente 'l'ouverture latérale définissant une surface de portée, la surface de portée comprenant une cavité annulaire définissant une partie cylindrique centrale ayant une surface d'étanchéité d'extrémité avec une ouverture, surface d'étanchéité d'extrémité étant espacée intérieurement de la surface de portée, ledit corps de soupape comprenant en outre une voie de passage d'entrée s'étendant de ladite ouverture d'entrée inférieure à une premiere ouverture dans une partie inférieure de la cavité annulaire, une voie de passage de sortie de produit s'étendant depuis l'ouverture dans la surface d'étanchéité d'extrémité à l'ouverture de sortie supérieure, et un orifice de dérivation de gaz s'étendant entre une deuxième ouverture dans une partie supérieure de la cavité annulaire et la voie de passage sortie de produit ; et un organe de contre-pression chargé par ressort, disposé contre la surface de portée couvrant l'ouverture latérale, ledit organe contre- pression étant déplaçable en réponse à l'augmentation de la pressison de fluide de pompage dans la voie de passage d'entrée de produit, entre une position normalement fermée, dans laquelle l'organe de contre-pression vient en butée avec l'ouverture ménagée dans la surface d'étanchéité d'extrémité pour fermer la voie de passage de sortie de produit, une position d'ouverture dans laquelle l'organe de contre-pression est espacée de l'ouverture ménagée dans la surface d'étanchéité d'extrémité pour ouvrir la voie de passage de sortie de produit, l'orifice de dérivation de ayant une dimension de diamètre telle que le gaz passe par l'orifice mais que le liquide ne passe pratiquement pas par l'orifice.

Des aspects préférés, mais non limitatifs de cette variante sont les suivants - la surface d'étanchéité d'extrémité est sensiblement parallèle à la surface de portée, - le corps de soupape comprend du métal, - ledit corps de soupape comprend un matériau polymère thermoplastique moulé, - ledit orifice de dérivation de gaz a une dimension de diamètre d'environ 0,15 mm (0,006 pouce), - la voie de passage d'entrée a une dimension de diamètre d'environ 6,35 mm (0,25 pouce), - voie de passage de sortie de produit a une dimension de diamètre d'environ 6,35 mm (0,25 pouce), - l'organe à contre-pression comprend un diaphragme, - l'organe à contre-pression comprend un diaphragme en Teflon , - ledit organe de contre-pression comprend un organe en forme de champignon chargé par un ressort, - ledit organe de contre-pression comprend un clapet à bille chargé par un ressort, - soupape comprend en outre un levier de forçage manuel relié à l'organe de contre-pression qui est manuellement manipulable pour forcer le ressort pour maintenir l'organe à contre-pression en position ouverte afin de réduire la contre-pression à une valeur proche de zéro pour obtenir un amorçage rapide, - dans laquelle ladite ouverture de sortie supérieure est définie dans un appendice cylindrique s'étendant depuis le corps de soupape , ayant une configuration extérieure nervurée afin de permettre une mise en prise de pressage d'un tubage élastique pour véhiculer du fluide pompé et l'éliminer la soupape à contre-pression, - dans laquelle l'ouverture d'entrée inférieure est reliée de façon étanche @ un clapet anti-retour à bille qui, à son tour, est relié de façon étanche à une sortie de décharge de produit d'une culasse de pompe de dosage de fluide, - dans laquelle un organe à contre-pression chargé par un ressort est conçu pour fournir une contre-pression comprise dans la plage allant d'environ 35 à 2,45 kg/cm2 (5 à 35 psi).

D'autres objets et avantages de la présente invention vont devenir évidents à lecture de la description détaillée et des dessins ci-après, dans lesquels <U>Brève Description des Dessins</U> la figure 1 est une vue en perspective d'une pompe de dosage de liquide de type à solénoïde, classique, et d'une culasse de pompe ; la figure 2 est une vue en perspective de la soupape à contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée, selon un mode de réalisation de la présente invention ; _ la figure 3 est une vue en coupe de la soupape à contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée, du mode de réalisation préféré, représentée installée et en utilisation avec un ensemble à culasse de pompe à fonction autoclave et une pompe de dosage de type de fluide à solénoïde<B>;</B> la figure 4 est une vue en coupe en élévation, éclatée, de la soupape à contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée ; la figure 5 est une vue en plan de dessus du corps de soupape de la soupape ' contre-pression à aération automatique nouvelle et ameliorée de la présente invention ; la figure 6 est une vue en coupe en élévation du corps de soupape de soupape à contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée représentée sur la figure 6 ; et la figure 7 est une vue en coupe en élévation du corps de soupape de 1a soupape à contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée de l'invention, tracée suivant la ligne 7-7 de la figure 6.

<U>Description Détaillée du Mode de Réalisation Préféré</U> Selon la présente invention, la soupape de la soupape à contre-pression à aération automatique nouvelle et améliorée est adaptée pour être utilisée avec une pompe de dosage de fluide, telle qu'une pompe de dosage de liquide 10 entraînée par solénoïde, représentée la figure 1. La pompe de dosage de liquide 10 comprend un carter de pompe 12 enclosant un système actionneur à solénoïde, commandé électriquement ou électroniquement, ayant une extrémité avant 14 dotée d'une tige d'actionneur de solénôide 16 en faisant saillie, un support de montage 18 globalement en forme de H, comprenant une plaque de montage de pompe 20, une paire de bras d'espacement 22 et 24 une plaque de montage de culasse 26 montée à l'extrémité avant 14 du carter de pompe 12. Un ensemble de culasse de pompe 28, à caractéristique autoclave, est également monté sur la plaque de montage de culasse 26, sur le support de montage 18.

Les pompes de dosage de liquide à solénoïde électronique, telles que représentées en 10, sont bien connues à l'homme de cet art et plusieurs modèles sont dans le commerce, venant d'un certain nombre de sources. Une excellente pompe de dosage de liquide, destinée à être utilisée ici, se trouve dans le commerce sous la dénomination commerciale de la série PULSAtron , disponible chez Pulsafeeder, Inc., Rochester, New York.

L'ensemble de culasse de pompe 28, à caractéristique autoclave, qui est représenté sur la figure 1, comprend un corps de culasse de pompe 30, incluant une extrémité avant 32 et une extrémité arrière 34 opposée. Une ouverture d'entrée de produit 36 inférieure, taraudée, est prévue, ainsi qu'une ouverture de décharge de produit 38 supérieure, taraudée. Une chambre à produit est définie à l'intérieur du corps de culasse 30 de la pompe et le diaphragme, déplaçable, est placé à l'intérieur du corps de culasse de pompe 30 également.

En se référant également aux figure 2-4, selon le mode de réalisation préféré, la présente invention fournit une soupape à contre-pression à aération automatique 40 nouvelle et améliorée, adaptée pour être reliée de façon étanche et disposée en ligne avec une sortie de décharge de produit d'un ensemble de culasse de pompe, telle que la sortie 38 sur la pompe de dosage de fluide 10, comme représenté sur la figure 1. La soupape à contre-pression 40 comprend un corps de soupape 42, un ensemble de diaphragme à contre-pression 44 et un ensemble de valve de décharge de produit 46 à clapet anti-retour à bille, que l'on voit le mieux sur les figures 3 et 4.

Plus particulièrement, comme représenté sur les figures 2 et 5-7, le corps de soupape 42 comprend une ouverture d'entrée inférieure 48 et une ouverture de sortie 50 opposée, prévue à l'extrémité d'un appendice de raccordement de tuyau 52 cylindrique. Dans le mode de réalisation préféré représenté sur les figures 2-7, l'appendice de raccordement de tuyau 52 cylindrique est doté d'une surface circonférentielle 54 nervurée, devant fournir une mise en prise sûre, avec pressage, du tubage, de manière que l'on puisse véhiculer les fluides sortant vers un emplacement aval souhaité. Le corps de soupape 42 comprend en outre une ouverture latérale 56, dans laquelle l'ensemble de diaphragme à contre-pression 44 charge par un ressort est introduit et monté.

Le corps de soupape 42 comprend une cavité étagée 58 disposée intérieurement de façon voisine à une ouverture latérale 56, définissant une surface de portée 60. La surface de portée 60 comprend cavité annulaire 62. La cavité annuaire 62 à son tour définit une partie cylindrique centrale 64 ayant une surface d'étanchéité d'extrémité 66 ayant une ouverture de sortie 68. La surface d'étanchéité d'extrémité 68 est espacée intérieurement de la surface de portée 60, comme représenté sur les figures 4 et 7. Le corps de soupape 42 comprend en outre une voie de passage d'entrée 70 qui s'étend depuis l'ouverture d'entrée inférieure 48 à une première ouverture 72 ménagée dans la partie inférieure de la cavité annulaire 62. Une voie de passage de sortie de produit 74 s'étend depuis l'ouverture de sortie 68 dans la surface d'étanchéité d'extrémité 66, vers l'ouverture sortie supérieure 50. Selon le mode de réalisation préféré, une ouverture de montage de dérivation de gaz 76, adaptée pour recevoir un insert à orifice 78, s'étend entre une deuxième ouverture 80 ménagée dans une partie supérieure de la cavité annulaire 62 et la voie de passage de sortie de produit 74.

Ainsi que ceci est le mieux représenté sur la figure 6, une chambre à contre-pression est définie, voisine d'une ouverture latérale 56 par la cavité annulaire 62 et l'ouverture de sortie 68 concentrique montant vers l'intérieur ou faisant saillie, fournie par la partie cylindrique centrale 64. Comme représenté sur la figure 6, tout gaz ou air entrant dans la première ouverture 72 dans la partie inférieure de la cavité annulaire 62 peut s'écouler autour de la partie cylindrique centrale 64 pour s'accumuler dans une partie supérieure de la cavité annulaire 62 avant être purgée par l'orifice de dérivation 82 ménagée dans l'insert à orifice 78 lors des déplacements de pompage exercés par le diaphragme de pompe principale, comme ceci va être décrit plus complètement ci-après.

Le corps de soupape 42 nouveau et amélioré peut être constitué de matériaux métalliques ou polymères thermoplastiques classiques ayant une stabilité dimensionnelle suffisante pour résister aux conditions environnementales de l'environnement de pompage. On préfère spécialement des métaux ou des matériaux thermoplastiques ayant une stabilité dimensionnelle suffisante pour résister aux températures élevées du passage en autoclave ou du traitement de stérilisation. De manière correspondante, le corps de soupape 42 peut être constitue de métal moulé ou de métal usiné, tel qu'un alliage d'aluminium, de l'acier inoxydable ou d'autres matériaux métalliques. Le corps de soupape peut également être constitué d'un polymère thermoplastique, sélectionné parmi des polymères et des copolymères dérivés des monomères éthyléniquement insaturés, des polyamides, des polyesters, des polycarbonates, tout autre thermoplastique technique utilisé dans des articles profilés venant de moulage. De préférence, le corps de soupape 42 a une construction unitaire et spécialement de préférence est un moulage thermoplastique d'une seule pièce réalisée à partir de polypropylène chargé par du verre, de chlorure de polyvinyle, d'un copolymère styrène-acrylonitrile ou d'un fluorure de polyvinylidine. Les matériaux peuvent également comprendre des additifs classiques tels que des pigments, des stabilisateurs et analogues, tous ajoutés en leurs quantités classiques.

Selon le mode de réalisation préféré, l'insert à orifice 78 a une configuration extérieure dimensionnée pour être logée de façon étanche à l'intérieur de l'ouverture d'orifice étagée et à un orifice de dérivation de gaz 82 disposé centralement, conçu spécifiquement pour permettre à travers lui un écoulement rapide de gaz mais pratiquement aucun écoulement de liquide. En variante, l'insert à orifice 78 peut comprendre plus trou ou peut être un métal fritté, poreux et offrir toujours la transmission sélective des gaz, mais pas celle des liquides. De préférence, l'insert à orifice 78 est en acier inoxydable et un orifice de précision 82 y étant défini, d'un diamètre allant d'environ 0,025 mm à 0,254 mm (0,001 pouce à environ 0,010 pouce) selon le fluide pompé et les volumes pompés en passant par la soupape à contre-pression.

La soupape à contre-pression à aération automatique 40 nouvelle et améliorée comprend en plus un ensemble de diaphragme à contre- pression 44 qui est le mieux représenté sur les figures 3 et 4. L'ensemble de diaphragme 44 est constitué d'un organe formant diaphragme 84, forme de T élastique comprenant une partie de diaphragme 86 sensiblement discoïde et un appendice de montage 88 en saillie, s'étendant depuis une partie centrale d'un côté de la partie de diaphragme 86. L'organe formant diaphragme 84 peut être constitué de Téflon, d'un élastomère ou d'un matériau élastomère thermoplastique et, spécialement de préférence, peut être constitué d'un élastomère thermoplastique revêtu de Téflon. L'ensemble de diaphragme 44 comprend en outre un arbre de diaphragme 90 qui a également une configuration globale en forme de T et comprend une extrémité avant 92 dotée d'une surface portée concave 94 et comprend un creux cylindrique central 96 adapté pour recevoir de façon télescopique l'appendice de montage 88 du diaphragme 84 en un contact d'ajustement pressé. L'arbre de diaphragme comprend une extrémité arrière 98 opposée avec un passage à travers l'ouverture de montage 100, une partie tournée vers l'arrière de l'extrémité avant 92 de l'arbre de diaphragme 90 comprend une surface de portée de ressort 102 adaptée pour venir en contact avec une extrémité d'un ressort helicoïdal 104 à travers lequel l'arbre de diaphragme 90 est inséré. L'ensemble de diaphragme 44 comprend en outre un carter de bloc à ressort 106 comprenant une partie d'extrémité avant 108, une partie d'extrémité arrière 110 opposée avec une ouverture arrière 112, et comprenant une cavité intérieure 114 étagée incluant une partie avant 116, une partie de transition 118 à effilement tronconique et une partie de montage de ressort arrière 120 ayant un diamètre réduit par rapport à celui de la partie avant 116. Une bride de montage 122 en saillie s'étend à l'extérieur du carter de bloc à ressort 106 en un point intermédiaire entre l'extrémité avant 108 et l'extrémité arrière 110. Dans le mode de réalisation préféré illustré sur les figures 3 et 4, un élément articulé 124 est prévu afin d'actionner manuellement le diaphragme à contre-pression 84.

Comme représenté sur les figures 3 et 4, le ressort hélicôidal 104 disposé sur l'arbre à diaphragme 90, de manière que l'extrémité avant du ressort hélicoïdal 104 repose contre la surface de portée de ressort 102, à l'extrémité avant 92 de l'organe formant arbre de diaphragme 90. L'arbre 90 et le ressort 104 sont insérés dans le carter de bloc à ressort 106 jusqu'à ce que l'extrémité arrière 98 de l'arbre à diaphragme fasse saillie à l'extérieur de l'ouverture arrière 112, ménagée dans l'extrémité arrière 110 du carter de bloc à ressort 106. L'extrémité supérieure de l'élément articulé 124 est dotée d'une partie fourchue 126 et comprend des ouvertures taraudées 128 adaptées pour recevoir une vis oreille 130 filetée, ayant une partie tige qui est passée à travers une première fourche, par une ouverture traversante 110 de l'extrémité arrière 98 de l'arbre à diaphragme 90, et est mise en prise par le filetage dans la demi-fourche opposée de l'élément articulé 124. L'arbre à diaphragme 90 est doté d'un epaulement orienté vers l'arrière, en un point intermédiaire, sur sa longueur, définissant une surface de délimitation 132 devant empêcher une compression excessive du ressort hélicoïdal 104 et empêcher une extension excessive du diaphragme 84. Cette surface de délimitation 132 vient buter contre la paroi d'extrémité intérieure adjacente à l'ouverture d'extrémité arrière 112 de l'extrémité arrière 110 du carter de bloc à ressort 106.

L'ensemble à diaphragme 44 assemblé est logé dans l'ouverture latérale 56 du corps de soupape 42, jusqu'à ce que la partie centrale du diaphragme 84 vienne en butée étanche et ferme l'ouverture de sortie 68 de la partie cylindrique centrale 64. Les parties radialement exterieures ou périphériques de la partie formant diaphragme 86 sont mises en prise sur la surface de portée 60 de l'ouverture latérale 56 du corps de soupape 42. L'extrémité avant 108 du carter de bloc à ressort 106 est logée de façon télescopique dans l'ouverture latérale 56 du corps de soupape , jusqu'à ce que la partie de bord périphérique du diaphragme 84 ait été comprimée de façon étanche entre la surface d'extrémité avant 108 du carter de bloc 106 et la surface de portée 60 du corps de soupape. L'ensemble de diaphragme 44 est monté en position sur le corps de soupape 42, par des boulons de montage 134 filetés que l'on voit le mieux sur la figure 2.

En fonctionnement, l'ensemble de diaphragme à contre-pression chargé par ressort 44 vient en butée sur l'ouverture de sortie 68 ménagée dans la surface d'étanchéité d'extrémité 66 pour fermer la voie de passage sortie de produit 74. Cette position fermée chargée par un ressort de l'ensemble de diaphragme 44 correspond à l'état normalement fermé de la soupape à contre-pression 40. Lors du déplacement de pompage est effectué par le diaphragme 136 de la pompe de dosage 10, le fluide s'ecoule dans la voie de passage d'entrée 70 et dans la cavité annulaire 62. Lors du processus, tout gaz présent dans la partie supérieure de la cavite annulaire 62 va être aérée en passant par l'orifice de dérivation de gaz 82, jusqu'à ce que du liquide ait été introduit dans l'orifice 82. L'orifice de dérivation de gaz 82 ménagé dans l'insert à orifice 78 est de dimension telle que le liquide ne peut pratiquement pas s'écouler à travers lui et, résultat, une pression de liquide s'établit à l'intérieur de la cavité annulaire 62 jusqu'à ce qu'une pression suffisante pour surmonter la force de déplacement vers le ressort hélicoïdal 104 ait été atteinte. De manière correspondante, cette pression de fluide augmentée que l'on a dans la cavité annulaire 62 est en mesure de déplacer le diaphragme 84 l'encontre de la force du ressort 104 dans la direction de la droite, comme représenté sur les figures 3 et 4, faisant que le diaphragme 84 est espacé la surface d'étanchéité d'extrémité 66 et de l'ouverture de sortie 68 de la partie cylindrique centrale 64, permettant à du fluide de s'écouler depuis la voie de passage d'entrée 70 dans la cavité annulaire 62 et de la cavité annulaire 62 autour de l'appendice cylindrique 64 dans l'ouverture de sortie 68 et hors de la voie de passage de sortie 74. Dès que la pression de fluide régnant dans la cavité annulaire 62 est tombée, le ressort hélicoïdal élastique 104 ramène le diaphragme 84 en contact d'étanchéité, fermant l'ouverture de sortie 68. L'élément articulé manuel 124 est prévu pour permettre d'effectuer un forçage manuel. L'élément articulé 124 peut être saisi et déplacé vers la gauche, comme représenté, contre une saillie faisant point de pivotement, 125, pour déplacer l'arbre de diaphragme 90 vers la droite, comme représenté sur les figures 3 et 4 et pour maintenir le diaphragme 84 hors de l'ouverture de sortie 68, pour maintenir la soupape 40 dans un état ouvert, faisant que ce gaz, de l'air ou des liquides puissent être facilement poussés à travers le corps de soupape 42 et hors de l'ouverture de sortie 68. Les éléments structurels de l'ensemble de diaphragme 44, comprenant l'arbre à diaphragme 90, le carter à contre- pression 106 et l'élément articulé 124 peuvent être constitués de matériaux métalliques ou d'un matériau polymère thermoplastique, comme indiqué ci-dessus en liaison avec le carter de soupape 62. Le ressort hélicoïdal 104 est de préférence réalisé en acier inoxydable, ou en acier résistant à la corrosion, par exemple, un d'instrument de musique plaqué de nickel, et a une constante élastique destinée à fournir la contre-pression requise.

La soupape à contre-pression à aération automatique 40 comprend en outre un ensemble de clapet anti-retour de décharge, à bille, 46 tel que représenté sur les figures 3-4. L'ensemble de clapet anti-retour de décharge 46 comprend un siege de clapet 138, un clapet à bille 140, et un carter de clapet 142. Le carter de clapet 142 comprend une ouverture d'extrémité avant 144 dotée d'une cavité étagée 146 adaptée pour loger avec un ajustement étroit le siège de soupape 138, une voie de passage intérieure 148 comprenant des guides nervurés 150 prévus pour aider le replacement précis sur son siège du clapet à bille 140 lors de la course d'aspiration de la pompe solénoïde 10 et une ouverture de décharge supérieure 152. Une paire de joints d'étanchéité toriques 154, 156 sont prévus dans l'ouverture inférieure 144 et l'ouverture supérieure 152 du carter de clapet 142 pour assurer une mise en contact étanche, en ligne, du clapet anti-retour de décharge 46 à bille entre l'ouverture de décharge 38 de la culasse de pompe et l'ouverture d'entrée inférieure 48 du corps de soupape 42. La mise en contact étanche est assurée par la compression fournie par la bride de montage latéral<B>158</B> prévu sur le corps de soupape 42 tel que représenté sur la Figure 2 et les boulons de montage filetés 160, afin de monter fermement le corps de soupape 42 contre la culasse de pompe 28, de manière à comprimer le clapet anti-retour de décharge 46 à bille, entre la culasse de pompe 28 et le corps de soupape 42.

Selon la présente invention, l'ensemble de clapet anti-retour de décharge 46 est réalisé d'une seule pièce sur la soupape à contre- pression 40, ce qui minimise les espaces où peut se loger de l'air et améliore le rendement de pompage de l'air. Selon des modes de réalisation préférés, la soupape à contre-pression à aération automatique 40 est dotée de passages intérieurs généreux telle que la voie de passage d'entrée 70 et la voie de passage de sortie 74 si bien que toute tendance de l'air à coller ou ne pas se déplacer par les passages étroits peut être réduite ou éliminée. De préférence, la voie de passage d'entrée 70 et la voie de passage de sortie 74 ont chacune des diamètres intérieurs de grandes dimensions d'environ 6,35 mm (0,25 pouce), si bien que les bulles d'air ne peuvent etre piégées en empêchant d'obtenir une tenue hydraulique.

Un avantage majeur offert pas la soupape à contre-pression 40 nouvelle et améliorée de la présente invention est que la-conception de la soupape incorpore un petit orifice de précision 82 qui permet un cheminement direct autour du dispositif à restriction à contre-pression améliorant l'évacuation de l'air. L'orifice 82 est efficace pour dériver toute quantité d'air ou de gaz piégé avant la restriction de contre pression 84. La caractéristique de dérivation de la soupape et l'orifice derivation permettent à de l'air ou du gaz piégé d'être passé à travers l'orifice au début de chaque course de compression ou de pompage.

fois que l'air est sorti de la chambre à contre-pression, le fluide peut egalement fuir par l'orifice mais, du fait de la grande différence qu'il y entre la viscosité de l'air et celle des liquides, cette fuite est proche de zéro.

soupape à contre-pression 40 nouvelle et améliorée de la présente invention a été testée et il a été vérifié que la précision de dosage de la pompe n'était pas affectée par une éventuelle quantité mesurable imputable cette fuite à travers l'orifice 82. II peut y avoir des fluctuations en fonction du temps, venant de la quantité d'air qui peut s'être introduite dans système de la soupape, mais une tuyauterie d'aspiration de deux pieds (0,610 m) remplie intérieurement d'air peut typiquement être évacuée une durée d'environ 30 à environ 60 secondes. Si la quantité d'air dans la pompe et le système est extrême, l'élément articulé ou le levier de forçage manuel 124 est prévu pour lever le diaphragme à contre-pression 84 pour réduire la contre-pression à une valeur proche de zéro pour obtenir un amorçage plus rapide.

Bien que la présente invention ait été définie eu égard à certains modes de réalisation préférés, des modifications ou des changements peuvent y être apportés par l'homme de cet art. Par exemple, l'appendice de raccordement de tuyau 52 cylindrique est doté de barbillons ou de nervures 54 devant être utilisées avec un tubage. La sortie de la pompe et de la soupape peuvent également être modifiées pour adopter toute configuration de sortie ou de raccord connues à l'homme de l'art. La soupape 44 peut être réalisée en acier inoxydable et en Téflon, mais peut être réalisée à partir de tout matériau parmi les autres matériaux décrits. Comme représenté dans le mode de réalisation préféré, l'ensemble de clapet anti-retour de décharge 46 à bille est séparé de la culasse de pompe 28 et peut être réalisé d'une seule pièce avec la soupape à contre- pression 40, bien que la soupape à contre-pression 40 puisse être utilisée avec culasse de pompe ayant un clapet anti-retour décharge à bille déjà installé. Bien que l'organe à contre-pression décrit dans le mode de réalisation préféré soit un organe à diaphragme à contre-pression 84, d'autres organes à contre-pression chargés par un ressort, connus à l'homme de l'art, peuvent aisément être utilisés en remplacement, tel que par exemple un clapet anti-retour à bille chargé par ressort ou un élément à champignon chargé par un ressort. La modification permettant d'utiliser ces organes à contre-pression chargés par un ressort, constituant des variantes, apparaîtra aisément à l'homme de Les brevets mentionnés ci-dessus sont incorporés spécifiquement ici à titre de référence, par exemple l'actionneur à solénoïde et la culasse à caractéristique autoclave avec son système d'actionnement de diaphragme, représenté sur la Figure 3, sont entièrement décrits dans US 5 676 531 et des détails de le construction et du fonctionnement de cette partie de la figure peuvent être obtenus à partir de ce brevet.

Bien que la Figure 3 représente la soupape a contre-pression nouvelle et améliorée installée en utilisation avec une pompe de dosage à diaphragme de type à solénôide, la soupape à contre-pression 40 nouvelle et améliorée peut également être installée sur la décharge d'une pompe de dosage à diaphragme actionnée hydrauliquement. La totalité de ces modifications ou changements, évidents, peuvent être apportés ici par l'homme de l'art, sans quitter le champ et l'esprit de cette invention, tels que définis par les revendications annexées.

Claims (10)

<U>REVENDICATIONS</U>

1. Une soupape à contre-pression à aération automatique, comprenant un corps de soupape (42) comprenant une chambre à contre- pression ayant une entrée (48) de fluide, une sortie (50)-de fluide, un organe contre-pression chargé par un ressort (104), couvrant la sortie (50) de fluide, déplacable entre une position normalement fermée, dans laquelle l'organe à contre-pression ferme de façon étanche la sortie (50) de fluide, et une position ouverte, dans laquelle l'organe à contre-pression est dégagé de la sortie (50) de fluide, afin de permettre au fluide de s'écouler de l'entrée (48) vers la sortie (50) en réponse à l'augmentation de la pression du fluide dans ladite chambre à contre- pression, ledit corps de soupape (42) comprenant en outre un orifice de dérivation de gaz (82) ménagé dans une partie supérieure de la chambre à contre-pression et reliant la chambre à contre-pression à une partie aval de la sortie (50) de fluide, l'orifice de dérivation de gaz (82) ayant une dimension de diamètre sélectionnée pour que des gaz passent par l'orifice de dérivation (82) mais que des liquides ne s'écoulent pratiquement pas par l'orifice dérivation.

2. Une soupape à contre-pression selon la revendication 1, dans laquelle le corps de soupape (42) comprend du métal.

3. Une soupape à contre-pression selon la revendication 1, dans laquelle le corps de soupape (42) comprend un matériau polymère thermoplastique.

4. Une soupape à contre-pression selon la revendication 1, dans laquelle le corps de soupape (42) a une construction unitaire.

5. Une soupape à contre-pression selon la revendication 1, dans laquelle la dimension de diamètre de l'orifice de dérivation de gaz (82) est comprise dans la plage d'environ 0,025 mm à 0,254 mm (0,001 à 0,01 pouce).

6. Une soupape à contre-pression à aération automatique comprenant un corps de soupape (42) comprenant une ouverture d'entrée (48) inférieure susceptible d'être reliée de façon étanche une sortie (50) de décharge de produit d'une pompe de dosage de fluide, une ouverture de sortie (50) supérieure opposée, et une ouverture latérale (56), ledit corps de soupape (42) comprenant en outre une cavité étagée disposée intérieurement de façon adjacente à l'ouverture latérale (56) définissant surface de portée (60), la surface - de portée (60) comprenant une cavité annulaire (62) définissant une partie cylindrique centrale (64) ayant une surface d'étanchéité d'extrémité avec une ouverture, la surface d'étanchéité d'extrémité étant espacée intérieurement de la surface de portée (60), ledit corps de soupape (42) comprenant en outre une voie de passage d'entrée (70) s'étendant de ladite ouverture d'entrée (48) inférieure à une première ouverture dans une partie inférieure de la cavité annulaire (62), une voie de passage de sortie (74) de produit s'étendant depuis l'ouverture dans la surface d'étanchéité d'extrémité à l'ouverture de sortie (50) supérieure, et un orifice de dérivation de gaz (82) s'étendant entre une deuxième ouverture dans une partie supérieure de la cavité annulaire (62) et la voie de passage de sortie (74) de produit; et un organe de contre-pression chargé par ressort (104), disposé contre la surface de portée (60) couvrant l'ouverture latérale (56), ledit organe de contre-pression étant déplaçable en réponse à l'augmentation de la pression de fluide de pompage dans la voie de passage d'entrée (70) de produit, entre une position normalement fermée, dans laquelle l'organe de contre-pression vient en butée avec l'ouverture ménagée dans la surface d'étanchéité d'extrémité pour fermer la voie de passage de sortie (74) de produit, et une position d'ouverture dans laquelle l'organe de contre-pression est espacée de l'ouverture ménagée dans la surface d'étanchéité d'extrémité pour ouvrir la voie de passage de sortie (74) de produit, l'orifice de dérivation de gaz (82) ayant une dimension de diamètre telle que le gaz passe par l'orifice mais que le liquide ne passe pratiquement pas par l'orifice.

7. Soupape à contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle la surface d'étanchéité d'extrémité est sensiblement parallèle à la surface de portée (60).

8. Soupape à contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle le corps de soupape (42) comprend du métal.

9. Soupape contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle ledit corps de soupape (42) comprend un matériau polymère thermoplastique moulé.

10. Soupape contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle ledit orifice de dérivation de gaz (82) a une dimension de diamètre d'environ 0,15 mm (0,006 pouce). <B>11.</B> Soupape à contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle la voie de passage d'entrée (70) a une dimension de diamètre d'environ 6,35 mm (0,25 pouce). 12. Soupape contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle la voie de passage de sortie (74) de produit a une dimension de diamètre d'environ 6,35 mm (0,25 pouce). 13. Soupape à contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle l'organe à contre-pression comprend un diaphragme (44). 14. Soupape à contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle l'organe à contre-pression comprend un diaphragme (44) en Téflon. 15. Soupape contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle ledit organe de contre-pression comprend un organe en forme de champignon chargé par un ressort (104). 16. Soupape à contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle ledit organe de contre-pression comprend un clapet à bille chargé par un ressort (104). 17. Soupape à contre-pression selon la revendication 6, comprenant en outre un levier de forçage manuel (124) relié à l'organe de contre-pression qui est manuellement manipulable pour forcer le ressort (104) pour maintenir l'organe à contre-pression en position ouverte afin de réduire la contre-pression à une valeur proche de zéro pour obtenir un amorçage rapide. 18. Soupape contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle ladite ouverture de sortie (50) supérieure est définie dans un appendice cylindrique (64) s'étendant depuis le corps de soupape (42), ayant une configuration extérieure nervurée afin de permettre une mise en prise de pressage d'un tubage élastique pour véhiculer du fluide pompé et l'éliminer de la soupape contre-pression. 19. Soupape contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle l'ouverture d'entrée (48) inférieure est reliée de façon étanche à un clapet anti-retour à bille qui, à son tour, est relié de façon étanche à une sortie (50) de décharge de produit d'une culasse de pompe de dosage de fluide. 20. Une soupape à contre-pression selon la revendication 6, dans laquelle un organe à contre-pression chargé par un ressort (104) est conçu pour fournir une contre-pression comprise dans la plage allant d'environ 0,35 à 2,45 kg/cm 2 (5 à 35 psi).