FR2906902A1

FR2906902A1 - Product dosage mechanism intermittent controlling device for e.g. water purification equipment, has processing unit estimating injected product dosage by multiplication of correction coefficient, relative pressure and estimated duration

Info

Publication number: FR2906902A1
Application number: FR0608876A
Authority: FR
Inventors: Marc Renauld
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-09
Filing date: 2006-10-09
Publication date: 2008-04-11

Abstract

The device (DEV) has a calculation unit for establishing a relative pressure by withdrawing a reference pressure (PR) from an absolute pressure. A processing unit produces a pump fault signal or product default signal or estimates injected product dosage by carrying out multiplication of correction coefficient, the relative pressure and an estimated duration during which the relative pressure appears. The signals are produced if the relative pressure is constantly and respectively lower than two preset thresholds during an operating period to respectively turn on pilot lamps (DP, MP).

Description

Dispositif de commande intermittente d'un mécanisme de dosage La présenteIntermittent control device of a dosing mechanism This

invention concerne un dispositif de commande intermittente d'un mécanisme de dosage. Le domaine de l'invention est donc celui du dosage de produits à injecter dans des canalisations, ce dosage étant effectué de manière intermittente en envoyant des doses élémentaires de produit à des intervalles de temps succesifs déterminés mais non contigus. L'invention s'applique notamment dans l'industrie chimique ou pharmaceutique, dans les équipements de traitement ou de purification de l'eau, lo lorsque les doses de produits qui sont généralement très faibles doivent être délivrées avec une grande précision. Les produits concernés sont d'ailleurs souvent corrosifs et/ou toxiques. On connaît ainsi le document US 6 065 940 qui enseigne une pompe de dosage à diaphragme. Cette pompe est d'une grande complexité mécanique. The invention relates to an intermittent control device of a dosing mechanism. The field of the invention is therefore that of the dosing of products to be injected into pipelines, this dosage being carried out intermittently by sending elementary doses of product at determined but non-contiguous successive time intervals. The invention is particularly applicable in the chemical or pharmaceutical industry, in equipment for treating or purifying water, when the doses of products which are generally very small must be delivered with great precision. The products concerned are also often corrosive and / or toxic. Thus, US 6,065,940 discloses a diaphragm metering pump. This pump is of great mechanical complexity.

15 Elle ne peut pas s'intégrer aisément à une installation préexistante. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif de commande d'un mécanisme de dosage qui peut facilement être incorporée à un équipement déjà opérationnel, ce dispositif présentant une structure mécanique d'une simplicité remarquable.It can not easily integrate with a pre-existing installation. The present invention thus relates to a control device of a dosing mechanism which can easily be incorporated into an already operational equipment, this device having a mechanical structure of remarkable simplicity.

20 Selon l'invention, un dispositif de commande intermittente d'un mécanisme de dosage d'un produit est prévu pour être raccordé à une canalisation, dispositif comprenant des moyens pour actionner ce mécanisme pendant une période de fonctionnement au moyen d'un signal de fonctionnement, dispositif recevant un signal de la pression absolue dans ladite 25 canalisation durant ladite période de fonctionnement ; de plus, ce dispositif recevant un signal de la pression de référence régnant dans la canalisation en dehors de la période de fonctionnement il comprend : -des moyens de calcul pour établir une pression relative en soustrayant la pression de référence à la pression absolue, 30 - des moyens de traitement pour produire l'un au moins des éléments de l'ensemble qui comporte : - un signal de défaut pompe si la pression relative est constamment inférieure à un premier seuil prédéterminé durant la période de fonctionnement, 2906902 2 - un signal de manque de produit si la pression relative est constamment inférieure à un deuxième seuil prédéterminé durant la période de fonctionnement, - une estimation de la dose du produit injecté en effectuant le 5 produit d'un coefficient de correction, de la pression relative et de la durée estimée durant laquelle cette pression relative apparaît. Suivant un premier mode de réalisation du dispositif, le signal de fonctionnement est activé au moyen d'un signal d'actionnement et est désactivé au moyen d'un signal d'interruption. 1 o De préférence, ce dispositif comprend des moyens pour produire périodiquement ce signal d'actionnement et pour produire ce signal d'interruption lorsque l'estimation de la dose de produit injecté excède un troisième seuil prédéterminé. Suivant un deuxième mode de réalisation du dispositif, le signal de 15 fonctionnement prenant la forme d'une impulsion, celui-ci comprend des moyens pour commander ce signal par référence à l'estimation de produit injecté et à une valeur de consigne. Avantageusement, le dispositif comprend des moyens pour produire un signal de défaut pression lorsque la pression de référence est inférieure à un 20 quatrième seuil prédéterminé. Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la période de fonctionnement apparaissant comme une pluralité d'intervalle de temps consécutifs, le dispositif comprend un système d'acquisition afin d'enregistrer la valeur du signal de pression absolue pour chacun de ces intervalles de temps, 25 les moyens de calcul établissant dès lors la pression relative comme la plus grande de ces valeurs. De plus, le système d'acquisition est prévu pour enregistrer en association avec chacune des valeurs la durée de l'intervalle de temps au cours duquel elle est relevée, l'estimation E de la dose injectée apparaissant dès lors 30 comme la somme, pour chaque intervalle de temps i, du coefficient de correction K, de la valeur associée à cet intervalle de temps Vi et de la durée de ce dernier Di : E = E K.Vi.Di 35 En outre, les intervalles de temps ont tous la même durée.According to the invention, an intermittent control device of a metering mechanism of a product is provided for connection to a pipe, which device comprises means for actuating this mechanism during a period of operation by means of a signal of operation, device receiving a signal of the absolute pressure in said pipe during said operating period; in addition, this device receiving a signal of the reference pressure prevailing in the pipe outside the operating period it comprises: calculating means for establishing a relative pressure by subtracting the reference pressure from the absolute pressure; processing means for producing at least one of the elements of the assembly which comprises: - a pump fault signal if the relative pressure is constantly lower than a first predetermined threshold during the operating period, 2906902 2 - a signal of lack of product if the relative pressure is constantly below a second predetermined threshold during the operating period, - an estimate of the dose of the product injected by producing the product of a correction coefficient, the relative pressure and the duration estimated during which this relative pressure appears. According to a first embodiment of the device, the operating signal is activated by means of an actuation signal and is deactivated by means of an interruption signal. Preferably, this device comprises means for periodically producing this actuation signal and for producing this interruption signal when the estimate of the dose of injected product exceeds a third predetermined threshold. According to a second embodiment of the device, the operating signal taking the form of a pulse, the latter comprises means for controlling this signal with reference to the injected product estimate and to a set value. Advantageously, the device comprises means for producing a pressure fault signal when the reference pressure is less than a fourth predetermined threshold. According to an additional characteristic of the invention, the operating period appearing as a plurality of consecutive time intervals, the device comprises an acquisition system for recording the value of the absolute pressure signal for each of these time intervals. The calculating means thus establishing the relative pressure as the largest of these values. In addition, the acquisition system is designed to record in association with each of the values the duration of the time interval during which it is recorded, the estimate E of the injected dose therefore appearing as the sum, for each time interval i, the correction coefficient K, the value associated with this interval of time Vi and the duration of the latter Di: E = E K.Vi.Di In addition, the time intervals all have the same value. same duration.

2906902 3 La présente invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en se référant à l'unique figure annexée qui représente En référence à la figure, un mécanisme de dosage intermittent est 5 essentiellement constitué d'une pompe PP et d'une électrovanne EV disposée entre la sortie de la pompe et la canalisation CA dans laquelle le produit doit être injecté. Naturellement, l'électrovanne EV peut être intégrée dans la pompe PP. Dans la configuration la plus simple de ce mécanisme, une dose de produit est injectée dans la canalisation CA en appliquant en tant que signal de fonctionnement WS une impulsion sur l'électrovanne EV, étant entendu que la pompe PP fonctionne durant l'ouverture de la vanne. Ainsi, la période de fonctionnement de l'électrovanne est simplement déterminée par ses constantes de temps à l'ouverture et à la fermeture, ces deux opérations étant contiguës. Un mode de réalisation plus élaboré s'applique notamment lorsque l'électrovanne est très performante quant à sa vitesse d'ouverture et de fermeture, conduisant par-là même à une période de fonctionnement de durée insuffisante pour obtenir la dose requise si elle est commandée par une simple impulsion. Il convient alors d'activer le signal de fonctionnement au moyen d'un signal d'actionnement et, un certain temps après, de le désactiver au moyen d'un signal d'interruption. Le dispositif DEV objet de l'invention est donc chargé de piloter l'électrovanne EV au moyen d'un capteur de pression SE monté sur la canalisation CA et d'informations telles que des seuils ou des consignes saisies au moyen d'un clavier KB. La première opération que réalise le dispositif DEV est l'enregistrement d'une pression de référence PR du capteur SE avant que l'électrovanne EV ne soit activée, c'est-à-dire en dehors de la période de fonctionnement. Le dispositif enregistre ensuite la pression absolue PA fournie par ce même capteur SE durant la période de fonctionnement et il en dérive une pression relative AP qui est la différence entre la pression absolue et la pression de référence : AP = PA - PR. Cette pression relative offre l'avantage de représenter le seul effet de la pompe, indépendamment de la pression au sein de la canalisation lorsqu'elle est isolée du mécanisme de dosage. Il est donc préférable d'utiliser la pression relative au lieu de la pression 35 absolue dans toutes les opérations nécessitant une valeur de pression. Une première opération consiste à détecter un disfonctionnement de la 2906902 4 pompe PP. Pour ce faire, on compare la pression relative PR à un premier seuil introduit dans le dispositif DEV au moyen du clavier KB. Si la pression est inférieure à ce seuil, le dispositif produit un signal de défaut pompe qui peut par exemple être employé pour allumer un premier témoin lumineux DP sur le 5 dispositif DEV. Une deuxième opération consiste à détecter un manque de produit qui doit être injecté dans la canalisation CA. Ici, bien que la pompe PP fonctionne, elle ne produit pas la pression relative correcte du fait du manque de produit. Pour détecter cette situation, on compare la pression relative PR à un deuxième 1 o seuil qui est généralement inférieur au premier seuil. Si la pression relative est inférieure à ce deuxième seuil, le dispositif produit un signal de manque de produit qui est éventuellement visualisé sur le dispositif DEV au moyen d'un deuxième témoin lumineux MP. Une troisième opération consiste à estimer la dose de produit injecté 15 dans la canalisation CA au cours d'une période de fonctionnement. En effet, pour un produit donné et pour une durée d'ouverture donnée de l'électrovanne, on peut considérer en première approximation que la dose injectée exprimée en masse ou en volume est reliée à la pression relative par un coefficient de proportionnalité, ci-après le coefficient de correction. Ce coefficient peut être 20 déterminé empiriquement. D'autres opérations qui faisaient auparavant appel à la pression absolue PA se transposeraient aisément en employant la pression relative PR. L'invention vise donc l'utilisation de la pression relative en lieu et place de la pression absolue dans l'une ou l'autre de ces opérations.The present invention will now appear in greater detail in the context of the following description of exemplary embodiments given by way of illustration with reference to the single appended FIGURE which shows, with reference to the figure, an intermittent dosing mechanism. essentially consists of a pump PP and a solenoid valve EV disposed between the output of the pump and the AC line in which the product is to be injected. Naturally, the solenoid valve EV can be integrated in the pump PP. In the simplest configuration of this mechanism, a dose of product is injected into the AC line by applying as an operating signal WS a pulse on the solenoid valve EV, it being understood that the pump PP operates during the opening of the valve. Thus, the operating period of the solenoid valve is simply determined by its time constants on opening and closing, these two operations being contiguous. A more elaborate embodiment applies especially when the solenoid valve is very efficient in its speed of opening and closing, thereby leading to a period of operation of insufficient duration to obtain the required dose if it is ordered by a simple impulse. It is then necessary to activate the operating signal by means of an actuation signal and, after a certain time, to deactivate it by means of an interruption signal. The DEV device object of the invention is therefore responsible for controlling the solenoid valve EV by means of a pressure sensor SE mounted on the AC line and information such as thresholds or instructions entered by means of a keyboard KB . The first operation performed by the device DEV is the recording of a reference pressure PR of the sensor SE before the solenoid valve EV is activated, that is to say outside the period of operation. The device then records the absolute pressure PA supplied by the same sensor SE during the operating period and derives a relative pressure AP which is the difference between the absolute pressure and the reference pressure: AP = PA - PR. This relative pressure offers the advantage of representing the sole effect of the pump, regardless of the pressure within the pipe when it is isolated from the dosing mechanism. It is therefore preferable to use the relative pressure instead of the absolute pressure in all operations requiring a pressure value. A first operation is to detect a malfunction of the pump 2906902. To do this, the relative pressure PR is compared with a first threshold introduced into the DEV device by means of the KB keypad. If the pressure is below this threshold, the device produces a pump fault signal which may for example be used to ignite a first DP light on the DEV device. A second operation is to detect a lack of product that must be injected into the AC line. Here, although the PP pump is operating, it does not produce the correct relative pressure due to lack of product. To detect this situation, the relative pressure PR is compared to a second threshold which is generally lower than the first threshold. If the relative pressure is lower than this second threshold, the device produces a product lack signal which may be displayed on the DEV device by means of a second LED MP. A third operation is to estimate the dose of product injected into the AC line during a period of operation. Indeed, for a given product and for a given opening time of the solenoid valve, it can be considered as a first approximation that the injected dose expressed in mass or in volume is connected to the relative pressure by a coefficient of proportionality, hereinafter after the correction coefficient. This coefficient can be determined empirically. Other operations that previously used the absolute pressure PA would easily transpose using the relative pressure PR. The invention therefore relates to the use of the relative pressure instead of the absolute pressure in one or the other of these operations.

25 Le dispositif objet de l'invention peut être amélioré très sensiblement en ayant recours à la technique dite d'échantillonnage. Il est donc avantageusement équipé d'un système d'acquisition qui enregistre les valeurs successives que prend la pression absolue PA au cours d'intervalles de temps consécutifs durant la période de fonctionnement.The device which is the subject of the invention can be improved very substantially by resorting to the so-called sampling technique. It is therefore advantageously equipped with an acquisition system which records the successive values taken by the absolute pressure PA during consecutive time intervals during the operating period.

30 Disposant de cette pluralité de valeurs, il est aisé de rechercher la valeur maximale pour identifier soit un défaut de la pompe PP soit un manque de produit. Dans le cas le plus courant, le système d'acquisition échantillonne périodiquement le capteur de pression SE. II s'ensuit que les intervalles de temps ont tous la même durée. Dans ce cas, l'estimation de la dose injectée peut s'obtenir en additionnant la somme des valeurs de pression et en multipliant 2906902 5 cette somme par un coefficient de correction mentionné plus haut. S'il advenait que l'échantillonnage ne soit pas périodique, pour chaque intervalle de temps i, le système d'acquisition mémorise la valeur Vi issue du capteur SE et la durée Di de cet intervalle de temps i. L'estimation de la dose 5 injectée est alors obtenue de la même manière qu'auparavant en considérant isolément chaque intervalle de temps. Durant le ième intervalle de temps la dose élémentaire Ci est égale au produit d'un coefficient de correction K, de la valeur de pression Vi et de la durée de cet intervalle de temps : Ci=K.Vi.Di 10 L'estimation E de la dose globale délivrée durant la période de fonctionnement s'obtient en faisant la somme des doses élémentaires C; : E=>Ci E = E K.V.Di La gestion du signal de fonctionnement est des plus simples.Having this plurality of values, it is easy to search for the maximum value to identify either a defect of the pump PP or a lack of product. In the most common case, the acquisition system periodically samples the pressure sensor SE. It follows that the time intervals all have the same duration. In this case, the estimation of the injected dose can be obtained by adding the sum of the pressure values and multiplying this sum by a correction coefficient mentioned above. If it happens that the sampling is not periodic, for each interval of time i, the acquisition system stores the value Vi resulting from the sensor SE and the duration Di of this time interval i. The estimate of the injected dose is then obtained in the same manner as before, considering each time interval separately. During the th time interval the elementary dose Ci is equal to the product of a correction coefficient K, the pressure value Vi and the duration of this time interval: Ci = K.Vi.Di 10 The estimate E the total dose delivered during the operating period is obtained by summing the elementary doses C; : E => Ci E = E K.V.Di The management of the operating signal is very simple.

15 Lorsque l'électrovanne EV est commandée en impulsion, on ne peut pas agir sur la dose délivrée, on peut uniquement l'estimer. La consigne du dosage CD exprimée par exemple en millilitres par heure est fournie au dispositif. Celui-ci divise la consigne CD par l'estimation Ej au cours de la jième période de fonctionnement pour en déduire la fréquence horaire de production du signal de 20 fonctionnement. Le système peut être amélioré en considérant non pas une seule estimation, mais une pluralité d'estimations successives sur une période donnée. Ainsi, si après une demi-heure la somme des doses estimées Ej vaut X, il convient de répartir la dose globale (CD ù X) sur la demi-heure qui suit. Lorsque l'on peut agir sur la dose délivrée par l'électrovanne EV, la 25 consigne du dosage CD est encore fournie au dispositif qui accède par ailleurs à une valeur de périodicité P qui a été préalablement enregistrée. Le dispositif divise la consigne CD par la périodicité P pour obtenir une valeur de dosage C. Le signal d'actionnement est régulièrement produit avec la périodicité P et le signal d'interruption est produit lorsque la dose estimée Ej au cours de la jième 30 période vaut le rapport de CD sur P. Ici encore le système peut être amélioré en considérant non pas une seule estimation, mais une pluralité d'estimations successives sur une période donnée. Les exemples de réalisation de l'invention présentés ci-dessus ont été choisis eu égard à leur caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de 35 répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre 2906902 6 cette invention. En particulier, tout moyen décrit peut être remplacé par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.When the solenoid valve EV is pulse-controlled, the dose delivered can not be influenced, it can only be estimated. The CD dosing setpoint expressed for example in milliliters per hour is supplied to the device. This divides the setpoint CD by the estimate Ej during the jth operating period to deduce the hourly frequency of production of the operating signal. The system can be improved by not considering a single estimate, but a plurality of successive estimates over a given period. Thus, if after half an hour the sum of the estimated doses Ej is X, the overall dose (CD-X) should be distributed over the next half-hour. When it is possible to act on the dose delivered by the solenoid valve EV, the CD dosing instruction is still supplied to the device which also has access to a value of periodicity P which has been previously recorded. The device divides the instruction CD by the periodicity P to obtain a dosage value C. The actuation signal is regularly produced with the periodicity P and the interruption signal is produced when the estimated dose Ej during the jth 30 period is worth the ratio of CD on P. Here again the system can be improved considering not a single estimate, but a plurality of successive estimates over a given period. The embodiments of the invention presented above have been chosen in view of their concrete nature. It would not be possible, however, to exhaustively list all the embodiments covered by this invention. In particular, any means described may be replaced by equivalent means without departing from the scope of the present invention.

Claims

1) Device (DIS) intermittently controlling a metering mechanism (PP-EV) of a product connected to a pipe (CA), device (DIS) comprising means for actuating this mechanism during a period of operation by means of an operating signal (WS), device (DIS) receiving a signal of the absolute pressure (SE) in said pipeline during said operating period, characterized in that, further receiving a signal of the reference pressure (SE) ) prevailing in said duct (CA) outside said operating period it comprises: - calculation means for establishing a relative pressure by subtracting said reference pressure from said absolute pressure, - processing means to produce one at least elements of the assembly which comprises: - a pump fault signal (DP) if said relative pressure is constantly lower than a first predetermined threshold during said operating period, - a product lack signal (MP) if said relative pressure is constantly lower than a second predetermined threshold during said operating period, - an estimate of the dose of the injected product by producing the product of a correction coefficient, of said pressure relative and the estimated duration during which this relative pressure appears.

2) Device according to claim 1, characterized in that said operating signal (WS) is activated by means of an actuating signal and is deactivated by means of an interruption signal. 3o

3) Device according to claim 2, characterized in that it comprises means for periodically producing said actuation signal and for producing said interruption signal when said estimate of the dose of product injected exceeds a third predetermined threshold. 35

4) Device according to claim 1, characterized in that said operating signal (WS) taking the form of a pulse, it comprises means for controlling this signal with reference to said injected product estimate and a value deposit.

5) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for producing a pressure fault signal (DP) when said reference pressure is less than a fourth predetermined threshold.

6) Device according to any one of the preceding claims characterized in that, said operating period appearing as a plurality of consecutive time intervals, it comprises an acquisition system for recording the value of said absolute pressure signal. (SE) for each of said time intervals, said calculating means thereby setting said relative pressure as the largest of these values.

7) Device according to claim 6, characterized in that said acquisition system is provided for recording in association with each of said values the duration of the time interval during which it is recorded, the estimate E of the dose injected appearing then as the sum, for each time interval i, of said correction coefficient K, the value associated with this time interval Vi and the duration of the latter Di: E = E K.Vi.Di

8) Device according to claim 7, characterized in that the time intervals all have the same duration. 25