WO2000050773A2 - Pompe volumetrique double - Google Patents

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WO2000050773A2
WO2000050773A2 PCT/FR2000/000442 FR0000442W WO0050773A2 WO 2000050773 A2 WO2000050773 A2 WO 2000050773A2 FR 0000442 W FR0000442 W FR 0000442W WO 0050773 A2 WO0050773 A2 WO 0050773A2
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Michel Magnoler
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2 M
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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
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • 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
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/22—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block having two or more sets of cylinders or pistons

Definitions

  • the invention relates to a differential rotary double displacement pump and its application in particular for the production of a device for treating a liquid composition - in particular a water purification device - comprising a treatment chamber with an osmosis membrane.
  • a reverse osmosis membrane supplied with sea water or non-potable fresh water under high pressure makes it possible to supply purified water, in particular desalinated water (cf. for example US-3,825,122).
  • the reverse osmosis principle can also be used, conversely, to concentrate a liquid solution, for example for the concentration of fruit juice.
  • a constant pressure supply device eg a centrifugal rotary pump
  • the supply pressure is only the consequence of the flow ratios.
  • EP-A-0028913 and FR-2 732 727 describe amplifier devices non-motorized pressure valves allowing the supply of a reverse osmosis membrane at constant flow rate, comprising a pair of alternative cylinders with differential operation. These devices have the advantage of avoiding flow adjustments and ensure optimum operation of the membrane, with extremely low energy consumption.
  • the displacement reversal of the pistons of the jacks requires an end-of-travel detection and control device (drawers, valves, sensors, etc.) which must be controlled and is of delicate, complex and expensive.
  • the displacement reversal of the pistons produces irregularities in flow, the greater the kinetic energy conveyed by the liquid, which can lead to water hammer in large flow installations.
  • the energy supply to the pump comes entirely from a source of liquid under low pressure, the device does not require a specific external energy source, but, in return, requires a pump or a source of liquid to low pressure high flow.
  • US Pat. No. 5,482,441 proposes a controlled flow supply device comprising an electric motor, the output shaft of which extends on each side of the motor housing to drive, on one side, a rotary pump with variable displacement and, on the other side, a variable displacement rotary dosing pump.
  • a pressure and / or flow sensor and servomechanisms make it possible to control the two pumps according to a regulation process which is not described in this document, with the aim of precisely and quickly adjusting the pressure of the liquid without having to modify the speed of the electric motor.
  • Such a device poses many practical problems.
  • the realization of automatic regulation remains to be defined, and is particularly delicate.
  • any pressure reversal on the membrane must be avoided.
  • each of the variable displacement rotary pumps necessarily produces, like any positive displacement pump, slight irregularities in flow whose nature and frequency depend on the constitution of the pumps, which is not described. in this document.
  • the two pumps being mechanically connected only by the motor shaft but connected to the same hydraulic suction / discharge circuit, the pulsations which they induce in this circuit present an indeterminate phase shift between them, which can lead to beat phenomena. , resonance or anti-resonance inducing a deterioration of the membrane or its premature wear.
  • the torque that the electric motor must develop must be large, and correspond to the sum of the drive torques of each of these pumps, in which significant efforts develop.
  • the pumps must be of particularly robust construction, and are therefore expensive and of significant relative size. It should be noted, however, that the use of variable displacement pumps and regulation seems prima facie essential if one wishes to adapt a technology of rotary pumps driven by a rotary motor. In fact, with rotary volumetric pumping elements, variations in pressure and / or flow in the suction / discharge circuit have little influence on the speed of the drive motor, so that even the slightest obstacle, even partial, in the circuit can result in extremely high pressure values, leading to destruction of the circuit with significant risks for the environment. Furthermore, a water purification device must be as light and compact as possible, in particular portable, easy to use and maintain, and consume a minimum of energy.
  • the invention therefore aims to overcome these drawbacks and to propose a pump which is particularly suitable for supplying a treatment chamber with a reverse osmosis membrane.
  • the invention thus aims in particular to propose a pump allowing:
  • the invention also aims to provide such a pump which is simple, light, economical and reliable, and simple to use and without risk.
  • the invention also aims to propose a device for treating a liquid composition - in particular water purification - by reverse osmosis which is simple, free of adjustments, light, and of low energy consumption.
  • the invention also aims to propose such a reverse osmosis treatment device which makes it possible, for the same flow rate of treated liquid composition, to reduce the flow rate of liquid composition taken from the source of liquid composition to be treated, in particular by limiting it to a lower value than that required for the membrane circulation circulation, so as to be suitable for the treatment of a liquid composition originating from a source of limited capacity such as an artesian well.
  • the invention relates to a positive displacement pump comprising:
  • a drive shaft rotatably mounted around a fixed axis, called the main axis, and adapted to be coupled to a motor device, capable of driving it in rotation about the main axis,
  • each of the pumping bodies comprises a barrel centered on the main axis, and which comprises a plurality of N cylinders distributed around the main axis, each receiving a pumping piston sliding along an axis at least substantially parallel to the main axis, the two barrels comprising the same number N of cylinders,
  • the first pumping body having a fixed total displacement C1 greater than the fixed total displacement C2 of the second pumping body so that the ratio C1 / C2 of these displacements, and the ratio of flows Q1R / Q2A are fixed values, not adjustable, and invariable over time, predetermined by construction.
  • each barrel is rotatably mounted around the main axis, the linkage being adapted to drive the barrels in synchronous rotation from the rotational movement of the drive shaft; and each inclined plate of the linkage crew is centered on the main axis, rotatably mounted relative to the casing and driven in rotation from the movement of the drive shaft, the pistons being connected by one of their ends, integral with axial translations of this (these) plate (s) which is (are) adapted (s) to force the ends of the pistons of the first barrel to move during rotation in a plane, called the first control plane, inclined an angle of inclination ( ⁇ l) relative to a plane radial to the main axis, and to force the pistons of the second barrel to move during rotation in a plane, called the second control plane, inclined by an angle of inclination ( ⁇ 2) relative to a plane radial to the main axis.
  • the barrels can be fixed and the inclined plate driven in rotation, the ends of the pistons in contact with the plate sliding or sliding on this plate.
  • the barrels can be rotatable and the inclined plate (s) fixed.
  • the pump is characterized in that the pistons of the first barrel all define the same unit displacement of each cylinder proportional to the product Slx ⁇ l of the area of the cross section SI of these pistons and of the angle d ' ⁇ l inclination of the first control plane of the inclined plate to which they are connected, in that the pistons of the second barrel all define the same unit displacement of each cylinder proportional to the product S2x ⁇ 2 of the area of the cross section S2 of these pistons and of the angle of inclination ⁇ 2 of the second control plane of the inclined plate to which they are connected, and in that the ratio Slx ⁇ l / S2x ⁇ 2 is equal at a value greater than 1, fixed, non-adjustable, invariable over time, predetermined by construction, identical for all the pistons of the barrels.
  • the inclined plate - and more generally the connecting equipment - interposed between the two barrels receives on one side the axial force transmitted by the piston of a barrel being aspirated while it exerts an axial force on the piston next to the other barrel being pushed back.
  • the effort required for training corresponds only to the difference between these compensating forces.
  • the life of the pump is increased, and its construction can be greatly simplified, the materials used and its various components undergoing only low stresses.
  • its performance is improved.
  • the barrels being necessarily always synchronous and in phase, the flow rate and the pressure delivered are almost uniform and no risk of water hammer is to be feared.
  • the pump according to the invention can be considered, a posteriori, as having certain architectural analogies with a hydraulic motor-pump described in patent FR-424420 published in 1911. Nevertheless in this hydraulic motor-pump, one of the barrels receives pressurized steam and acts as an engine, while the other barrel is driven by the engine barrel and acts as a pump. So this motor pump Hydraulic is not of the type that can be coupled to an external motor, and is not compatible with the supply of liquid to a reverse osmosis membrane or other similar device. In particular, the fluids flowing in the two barrels not being of the same nature, it is not possible to connect the delivery of one barrel to the suction of the other as in the present invention. This document therefore did not pose the aforementioned technical problems of the present invention and therefore did not propose a solution to these problems either.
  • the pump comprises a common rigid casing housing the two pumping bodies, the drive shaft being rotatably mounted relative to the casing and opening out of the casing so that it can be coupled to a motor device.
  • the pump is characterized in that the two barrels and the inclined plate (s) are guided in rotation about the main axis relative to the casing, and that each body pumping comprises a distribution cylinder head fixedly fixed relative to the casing.
  • This common casing forms, after assembly, a single block containing the two pumping bodies, the drive shaft and the connecting equipment.
  • the flow Q2A of liquid sucked in by the second pumping body comes entirely from the flow QIR discharged by the first pumping body.
  • a non-zero part of the liquid discharged by the second pumping body is necessarily diverted and discharged outside the suction / discharge circuit, and this part, in the case where a reverse osmosis membrane is incorporated in the circuit, corresponds at the flow of liquid passing through the membrane and therefore at the QS flow of purified liquid supplied by the membrane.
  • the suction / discharge circuit therefore comprises an opening or an outlet allowing the extraction of this derived QS flow.
  • the ratio between the discharge flow of the first barrel QIR and that Q1R-Q2A rejected outside the suction / discharge circuit (corresponding to the difference between the discharge of the first barrel and the suction of the second barrel) is fixed, by construction, by the value of C1 / C2 greater than 1, without requiring any adjustment.
  • C1 / C2 is chosen so that Q1R / Q2A is less than 2 so that the flow rate of liquid discharged to the outside (purified liquid) is less than the scanning flow rate of the membrane.
  • C1 / C2 is between 10 / 9.5 and 10/7.
  • the absolute value of the flow supplied can then be adjusted according to the speed of rotation of the drive shaft, itself coupled to a suitable motor.
  • the pump by construction provides a flow of liquid under high pressure suitable for the proper functioning of a reverse osmosis membrane, or any other similar device.
  • each pumping body comprises distribution means, called first distribution means and, respectively, second distribution means, comprising a fixed distribution cylinder head having a symmetrical face of revolution around the main axis, of contact with an end face, of conjugate shape, of the corresponding barrel, at least one suction lumen and at least one discharge lumen, both in general bean shape, separated from one other and arranged so that an axial end of each cylinder of the corresponding barrel can come opposite these lights while being in communication with the suction light when the corresponding piston moves away from the distribution cylinder head and with the discharge light when the corresponding piston moves closer to the distribution cylinder head.
  • distribution means called first distribution means and, respectively, second distribution means, comprising a fixed distribution cylinder head having a symmetrical face of revolution around the main axis, of contact with an end face, of conjugate shape, of the corresponding barrel, at least one suction lumen and at least one discharge lumen, both in general bean shape, separated from one other and arranged so that an axial end of each cylinder of the corresponding barrel
  • each cylinder of each barrel has:
  • a first axial end having an opening oriented towards the connecting assembly, a piston being engaged in this opening, this piston being adapted to slide axially in the cylinder by delimiting therein a pumping chamber, with an effective cross section SI (first barrel) or, respectively, S2 (second barrel), . opposite the first axial end, a second axial end opening into distribution means in communication with the external suction / discharge circuit.
  • SI first barrel
  • S2 second barrel
  • the first axial end of each cylinder of the first barrel and of the second barrel comprises a radial flare defining a radial annular surface in contact with which the pressure of the liquid prevailing in the pumping chamber exerts a force tending to apply the barrel axially towards the distribution cylinder head.
  • the flare contains means ensuring the radial seal between the piston and the cylinder.
  • each of the flanges is coupled integral in rotation with the drive shaft, and is coupled to the corresponding barrel to drive it in rotation.
  • the inclined plate (s) is (are) driven in rotation by the two barrels via the cylinders and the pistons, as well as the studs.
  • a pump according to the invention is characterized in that a compression spring is interposed between each flange and a radial bearing of the corresponding barrel, the spring being adapted to apply the barrel against the corresponding distribution cylinder head with a predetermined prestress.
  • This prestressing ensures sealing between the contact faces of the barrel and the cylinder head.
  • the two flanges bear axially on one another by means of the studs, so that the prestressing forces exerted by the two springs balance each other.
  • the flare of the first axial end of each cylinder is closed by an annular ring engaged in the flare and secured to the flange for balancing the corresponding axial forces.
  • the ring is on one side partially engaged in the flare, and on the other side, partially engaged in a cylindrical housing of said flange.
  • the means ensuring the radial seal between the piston and the cylinder abut axially against the prison. In this way, this ring has the function of transmitting the axial forces resulting from the pressure of the liquid in the pumping chamber on the flange for balancing the corresponding axial forces.
  • the rings also have the function of ensuring the rotational driving of the barrel.
  • the second distribution means comprise two discharge outlets separated from one another, one of which is connected by the external suction / discharge circuit to a suction inlet first distribution means, a part Q2R ′ of the flow Q2R of liquid discharged by the cylinders of the second barrel being recycled to be sucked in by the cylinders of the first barrel, so that for the same flow QIR discharged by the cylinders of the first barrel, the Q1P flow taken by the pump from the source is minimized.
  • the total flow aspirated by the first barrel Q1 A is the sum of the flow Q1P taken from the source and the recycled flow Q2R 'coming from the discharge of the second barrel.
  • the cylinders at least substantially axially opposite the first and second barrels are at least substantially coaxial but may have a slight inclination to allow rotation of the inclined plate (s), depending on the nature of the connection of the pistons to the plate (s) ( x) order.
  • the pump is characterized in that the axes of the cylinders of the first barrel and of the second barrel are strictly parallel to the main axis, and in that each cylinder of the first barrel is coaxial with a cylinder axially in look of the second barrel.
  • each pair of axially opposite cylinders are associated with the inclined plate (s) by the same articulated link - in particular incorporating a ball joint -, allowing the radial displacements of the pistons relative to ( x) inclined plate (s), but securing the pistons and the inclined plate (s) in rotation around the main axis.
  • a pump according to the invention advantageously comprises an number N of cylinders in each barrel which is odd, for example between 5 and 11. With an odd number N of cylinders, the pump produces lower flow pulsations.
  • a pump according to the invention is advantageously applicable in a device for treating a liquid composition by reverse osmosis -in particular a device for purifying water for obtaining potable fresh water from sea water or from 'non-drinkable water-.
  • the invention therefore extends to a device for treating a liquid composition, in particular for purifying water for obtaining potable fresh water from sea water or non-potable water- comprising a reverse osmosis membrane treatment chamber, characterized in that it comprises:
  • a treatment chamber incorporated in the external suction / discharge circuit having a high pressure liquid inlet connected to the discharge outlet of the first distribution means, a high pressure liquid outlet connected to the suction inlet of the second distribution means, and an outlet for purified liquid under low pressure.
  • the reverse osmosis membrane treatment chamber is therefore interposed on the external suction / discharge circuit between the discharge outlet of the first barrel and the suction inlet of the second barrel, and is traversed by a high flow of composition. high pressure liquid.
  • This flow rate is fixed by construction by the pump and depends only on the displacement ratio C1 / C2, and on the speed of rotation of the drive shaft.
  • the ratio of this flow rate and the flow rate of purified liquid composition supplied by the treatment chamber is predetermined by C1 / C2 and does not depend on the speed of rotation.
  • This ratio is not adjustable and cannot vary over time. Indeed, in a pump according to the invention the displacements Cl and C2 of the two barrels are fixed, not adjustable and invariable over time. The same goes for their C1 / C2 ratio which is greater than 1. In this way, whatever the operating mode of the device, no adjustment or regulation is necessary to ensure an appropriate scanning flow of the membrane. and avoid its clogging.
  • a safety valve is included in this circuit, in particular on a pipe connected to the discharge outlet of the first pumping body.
  • the second barrel recovers the energy of the high-pressure liquid composition from the membrane for pumping.
  • the two barrels being associated with the connecting equipment by which the axial forces are transmitted, the driving forces are low, and in relation only (to the pressure drops) with the flow of purified liquid composition supplied by the membrane d reverse osmosis.
  • the stresses are minimized.
  • the pump according to the invention can thus be produced in a simple, reliable and light manner. Since the liquid composition discharged from the second barrel can be at least partially recycled in a predetermined proportion, the flow rate of liquid composition taken from the source can be relatively low, and in particular lower than that circulating at high pressure through the treatment chamber.
  • a pump according to the invention can also be the subject of other applications for which the same problems arise.
  • the invention also relates to a pump and a device for treating a liquid composition characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a treatment device according to a first variant of the invention, the pump being shown only partially, in schematic exploded view of principle, the casing, the force-balancing flanges axial and the studs which connect them not being shown for clarity and illustration,
  • FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 showing a second variant of the invention with partial recycling, the flanges for balancing the axial forces and the studs which connect them being shown,
  • FIG. 3 is a schematic view in axial section along a cutting line passing through the axis of the cylinders of a pump according to an embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a partial schematic view in axial section through a plane passing through the studs connecting the flanges for balancing the axial forces of a detail of the pump according to the invention shown in FIG. 3,
  • FIG. 5 is a diagram showing a curve illustrating the variations in the flow rate of purified liquid supplied according to the liquid pressure supplied by a pump according to the invention
  • - Figure 6 is a schematic exploded perspective view of a detail representing the connection of the pistons to the inclined plate of the pump according to the invention shown in FIG. 3,
  • FIG. 7 is a partial schematic view in section along a plane perpendicular to the main axis of the pump according to the invention shown in FIG. 3,
  • - Figure 8 is a schematic axial front view of a cylinder head for distributing the second barrel of the pump according to the invention shown in Figure 3, and in which the position of a piston is shown in section between the suction ports and delivery for illustration purposes
  • - Figure 9 is a schematic axial front view of a barrel of the pump according to the invention shown in Figure 3
  • - Figure 10 is a schematic sectional view along line XX of Figure 9.
  • the device for treating a liquid composition according to the invention comprises a treatment chamber 1 incorporating a semi-permeable reverse osmosis membrane, of a type known per se (cf. US-A-3839201, or the membranes sold under the name Filmtec (registered trademark) by the company DOW EUROP SEPARATION SYSTEMS).
  • a semi-permeable reverse osmosis membrane of a type known per se (cf. US-A-3839201, or the membranes sold under the name Filmtec (registered trademark) by the company DOW EUROP SEPARATION SYSTEMS).
  • a typical reverse osmosis membrane that can be used in a device according to the invention has for example a length between 0.1m and 2m, a diameter between 0.05 and 0.3m, accepts a maximum feed rate of liquid composition between 1000 and 10000 liters per hour under an operating pressure (high membrane supply pressure) between 5000 and 7000 kPa for sea water or between 1500 and 2500 kPa for non-potable fresh water .
  • the device also comprises a pump 2 according to the invention described below, and an external suction / discharge circuit 3 in which the treatment chamber 1 is incorporated.
  • a motor 4 for example an electric motor, is coupled to the pump 2 to drive it.
  • the pump 2 comprises a casing 5 (not shown in FIGS. 1 and 2) formed by a central main housing 6 in which are fitted two coaxial cylinder blocks 7a, 7b, one on each side, defining an axis of symmetry, known as main axis 8.
  • the housing 6 is formed of two half-housings 6a, 6b assembled to each other according to a joint plane 9 inclined with respect to the main axis 8.
  • the two half-housings 6a, 6b are assembled by screws parallel to the main axis 8 arranged at the periphery of these half-housings.
  • these half-housings 6a, 6b have an external cross section at least substantially square, and the screws are placed at the four corners of the half-housings 6a, 6b.
  • the housing 6 thus formed has an internal cylindrical groove 10 for receiving and guiding an inclined control plate 11.
  • This groove 10 is cylindrical in revolution about an axis 17 inclined relative to the main axis 8.
  • the groove 10 is formed by each of the half-housings 6a, 6b, on either side of the joint plane 9.
  • the inclined plate 11 is guided in rotation in the housing 6 by balls 12a, 12b engaged in peripheral grooves 13a , 13b formed in hollow in each main face of the plate 11, and rolling on annular contact surfaces 14a, 14b defined in the groove 10 by each of the half-housings 6a, 6b.
  • the balls 12a, 12b can be replaced by. rollers or sliding shoes, or other equivalent guide means.
  • Pump 2 also includes a drive shaft
  • the drive shaft 15 passes through the inclined plate 11 by means of a ball joint 16.
  • This ball joint 16 may also be replaced by a radial peripheral guide of the plate 11 relative to the casing 5.
  • the inclined plate 11 is in the general shape of a disc and the axis 17 of symmetry of the groove 10 is also a central axis of symmetry of the control plate 11 which rotates around of this axis 17.
  • the axis 17 is inclined relative to the main axis 8 according to an angle of inclination ⁇ which is fixed non-adjustable, invariable over time, predetermined by the construction of the groove 10, and the inclined axis 17 crosses the main axis 8 at a central point 18 of the pump 2 which is also the central point of the ball joint 16.
  • Each of the two 'cylinder blocks 7a, 7b of the casing 5 contains from the inside to the outside along the main axis 8, a rotary flange 19a, 19b for balancing the axial forces, a barrel 20a, 20b rotary, a fixed distribution cylinder head 21a, 21b, and a fixed flange 22a, 22b for closing and connection to the external circuit 3 of suction / discharge.
  • Each of the barrels 20a, 20b comprises a plurality of N cylinders 23a, 23b, regularly distributed around the main axis 8 and equidistant from this main axis 8.
  • Each cylinder 23a, 23b has an axis 24a, 24b parallel to the main axis 8, a first axial end 25a, 25b having an opening oriented towards the inclined plate 11, and a second axial end 26a, 26b opening towards the corresponding distribution cylinder head 21a, 21b.
  • a piston 27a, 27b is engaged by the opening of the first axial end 25a, 25b in the cylinder 23a, 23b and slides axially in this cylinder, delimiting therein a pumping chamber 28a, 28b between the axial end 29a, 29b of the piston 27a, 27b, and the corresponding distribution cylinder head 21a, 21b.
  • the number N of cylinders of each barrel 20a, 20b is odd, advantageously between 5 and 11, for example of the order of 7 as shown in the figures. All the cylinders 23a, 23b of the same barrel
  • 20a, 20b are identical, that is to say have the same length, the same shape and the same section. The same applies to the pistons 27a, 27b.
  • the pistons 27a of the first barrel 20a have an effective section SI greater than the effective section S2 of the pistons 27b of the second barrel 20b. More precisely, the areas S1 and S2 of the effective sections of the pistons 27a, 27b are different and in a predetermined S1 / S2 ratio identical for all the pistons 27a, 27b of the barrels 20a, 20b.
  • This S1 / S2 ratio is advantageously between 10 / 9.5 and 10/7, for example of the order of 10/9.
  • the cross section of a piston 27a, 27b is equal to the ratio between a volume of liquid displaced by this piston 27a, 27b over the axial stroke of the piston 27a, 27b corresponding to this volume.
  • Each piston 27a, 27b is associated with the inclined plate 11 so as to be able to be driven in alternative translations in the cylinder 23 a, 23b co ⁇ espondant by the inclined plate 11 during the rotation of the barrel 20a, 20b and the inclined plate 11.
  • Each cylinder 23a of the first barrel 20a is axially opposite a cylinder 23b of the second barrel 20b, and the two cylinders 23a, 23b facing each other extend symmetrically with respect to each other on each side of a plane 30 radial to the main axis 8 and passing through the central point 18 of the pump 2.
  • the two pistons 27a, 27b of two opposite cylinders 23a, 23b are associated with the inclined plate 11, one 27a on one side, and the other 27b on the other side, by means of the same articulated link 31 incorporating a ball joint 35 or any other device allowing the radial displacements of the pistons 27a, 27b relative to the inclined plate 11, but securing the pistons 27a , 27b and the tilting platform 11 in rotation about the main axis 8.
  • the inclined plate 11 comprises a through lumen 32 in the axial direction and oblong in the radial direction through which is engaged a support piece 33 of the two pistons.
  • This support piece 33 forms, on each side and for each piston 27a, 27b, a sleeve 34a, 34b receiving the piston 27a, 27b.
  • the central part of the support piece 33 is in the form of a crown arranged radially with respect to the plate 1 1 in the slot 32 and forms a cage for receiving a spherical ball joint crossed by an axis 36 which is substantially perpendicular to the axis of the pistons 27a , 27b and sleeves 34a, 34b, and also substantially perpendicular to the radial direction of the plate 11.
  • this axis 36 carry parallelepipedic pads 37 engaged in the lateral openings 38 formed inside the plate 11 to receive these pads 37.
  • the height of the pads 37 in the radial direction to the plate 11 is lower than that of the side lights 38. Also, the height in the radial direction of the support piece 33 is lower than that of the oblong through-hole 32 In this way, a relative radial movement is authorized between the plate 11 and the support piece 33 with the two pistons 27a, 27b which are connected to it.
  • the inclined plate 11 is formed by two similar disks l ia, 11b assembled to each other by screws according to a median joint plane corresponding to the joint plane 9 of the half-boxes 6a, 6b and passing through the central point 18.
  • 23a, 23b comprises a radial flare 39a, 39b forming an annular housing and enclosing a sealing ring 40a, 40b annular surrounding the piston 27a, 27b and, outside this sealing ring 40a, 40b, an elastic seal O-ring 41a, 41b having the function of radially applying the sealing ring 40a, 40b against the outer surface of the piston 27a, 27b.
  • This ring 40a, 40b and this seal 41a, 41b ensure the radial sealing of the pumping chamber 28a, 28b around the piston 27a, 27b.
  • the radial flare 39a, 39b defines a radial annular surface 42a, 42b in contact with which the pressure of the liquid, which can penetrate into the housing formed by the radial flare 39a, 39b between this annular surface 42a, 42b, and the ring 40a, 40b and the O-ring 41a, 41b, exerts a force tending to apply the barrel 20a, 20b axially towards its distribution cylinder head 21a, 21b, that is to say say opposite the plate 11.
  • the total area defined by all the radial annular surfaces 42a, 42b of the cylinders 23a, 23b of the barrel 20a, 20b is adapted to compensate as much as possible for the hydrodynamic force tending to spread the barrel 20a, 20b of its distribution yoke 21a, 21b when the second axial ends 26a, 26b of the cylinders 23a, 23b are opposite a solid wall portion of the distribution yoke 21a, 21b.
  • the two axial force balancing flanges 19a, 19b are axially connected to one another and made integral with one another by a plurality of connecting studs 43 distributed regularly around the main axis 8, and freely passing through lights 44 formed through the plate 11. At least one of the lights 44 -and preferably only one of these lights 44- is provided with a ball joint 45 (FIG. 7) of the stud 43 corresponding to the control plate 11, so that the control plate 11 is integral in rotation with the two flanges 19a, 19b connected by the studs 43. A large radial clearance is formed around the studs 43 by the other lights 44 which are not provided with ball joint so as to avoid any untimely contact of the studs 43 co ⁇ espondants with the control plate 11.
  • the flanges 19a, 19b are also provided with through-holes 46a, 46b allowing the passage of the pistons 27a, 27b and the sleeves 34a, 34b of the support piece 33.
  • Each radial flare 39a, 39b is closed by an annular ring 47a, 47b link engaged in the flare 39a, 39b and secured to the flange 19a, 19b for balancing the axial forces co ⁇ espondants.
  • This connecting ring 47a, 47b is partially engaged on one side in the flare 39a, 39b, and partially engaged on the other side in a cylindrical housing 48a, 48b formed in hollow facing the flange 19a, 19b co ⁇ espondant.
  • the connecting rings 47a, 47b have the function of securing in rotation the flange 19a, 19b and the barrel 20a, 20b co ⁇ espondant.
  • the sealing ring 40a, 40b and the O-ring 41a, 41b abut axially against the ring 47a, 47b under the effect of the pressure of the liquid in the pumping chamber 28a, 28b.
  • Each connecting ring 47a, 47b therefore also has the function of transmitting the axial pressure forces to the flange 19a, 19b, and these forces are transmitted by the studs 43 to the other flange 19b, 19a.
  • each flange 19a, 19b is locked axially with respect to the drive shaft 15 and integral in rotation with this drive shaft 15.
  • the flange 19a, 19b is keyed on a mounting sleeve 49a, 49b which is itself keyed onto the drive shaft 15 and abuts against a washer 50a, 50b locked by a pin 51a, 51b passing through the drive shaft 15 and disposed on the side of the central point 18 relative to the socket 49a, 49b.
  • each barrel 20a, 20b comprises an internal bore 52a, 52b central around the sleeve 49a, 49b so as to define a receiving housing 53a, 53b for a compression spring 54a, 54b.
  • this compression spring is interposed between each flange 19a, 19b and a radial bearing 55a, 55b annular formed at the bottom of the housing 53a, 53b of the barrel 20a, 20b co ⁇ espondant.
  • the two springs 54a, 54b therefore tend to axially separate the barrels 20a, 20b by bearing on the rigid assembly formed by the two flanges 19a, 19b and the studs 43.
  • Each spring 54a, 54b therefore applies the barrel 20a, 20b against the distribution cylinder head 21a, 21b co ⁇ espondante with a predetermined preload greater than the axial separation forces due to the internal pressure of the liquid in the pumping chambers 28a, 28b, also taking into account the compensation achieved by the radial annular surfaces 42a, 42b of the cylinders 23a, 23b.
  • Each barrel 20a, 20b is in contact through its axial end face 56a, 56b with a mating contact face 57a, 57b of the distribution yoke 21a, 21b. It should be noted that these two faces slide one over the other and must therefore be rectified, the prestressing force exerted by the spring 54a, 54b ensuring the seal.
  • These two contacting faces 56a, 56b and 57a, 57b are symmetrical in revolution about the main axis 8.
  • these faces are radial planes.
  • they could be in form of spherical caps of curvature oriented in one direction or the other or have any other symmetrical shape of revolution.
  • Each of the distribution yokes 21a, 21b comprises a suction port 58a, 58b in the general form of a bean and a discharge port 59a, 59b also in the general form of a bean.
  • These lights 58a, 58b and 59a, 59b are separated from each other by a portion of the cylinder head 21a, 21b sufficiently wide so that a cylinder 23a, 23b is never in contact simultaneously with the suction light and with the discharge light (figure 8).
  • the two ports 58a, 58b and 59a, 59b of suction and discharge generally extend circularly over an angular sector greater than 120 ° and less than 180 °, and are symmetrical to each other with respect to a plane axial (passing through the main axis 8) in which the angle of inclination of the plate 11 is defined, that is to say also containing the axis 17 of the plate 11.
  • a cylinder 23a, 23b is opposite the suction light 58a, 58b, the piston 27a, 27b moves away from the distribution cylinder head 21a, 21b creating a suction of liquid in the pumping chamber 28a, 28b.
  • the suction port 58a, 58b is in communication with a suction port 60a, 60b of the closing flange 22a, 22b.
  • the discharge light 59a, 59b is in communication with a discharge orifice 61a, 61b of the closing flange 22a, 22b.
  • the first barrel 20a with its pistons 27a and its distribution cylinder head 21a, forms a first rotary volumetric pumping body 75a.
  • the second barrel 20b forms, with its pistons 57b and its distribution cylinder head 21b, a second pumping body 75b.
  • the entire pump 2 is closed axially by end flanges (not shown) axially se ⁇ ant the cylinder blocks 7a, 7b of the housing and the closing flanges 22a, 22b to each other.
  • the pump 2 is driven from the drive shaft 15 itself coupled to the motor 4.
  • the drive shaft 15 is guided in rotation relative to the casing 5 by bearings or flange bearings closure 22a, 22b or end flanges.
  • This drive shaft 15 drives the two flanges 19a, 19b for balancing the axial forces in rotation, and the latter drives in rotation the barrels 20a, 20b by means of the connecting rings 47a, 47b closing the cylinders 23 a, 23b.
  • the stud 43 linked by a ball joint 45 to the control plate 11 drives this control plate 11 in rotation.
  • the pistons 27a, 27b are driven in the cylinders 23 a, 23b in alternative translations.
  • the two flanges 19a, 19b with the connection rings 47a, 47b, the studs 43, the inclined plate 11 with its articulated connections 31 and the ball joint connection 16 to the shaft 15 constitute a mechanical connection equipment 76 interposed between the two bodies pumping 75 a, 75b, and this connecting equipment 76 is suitable for:
  • each cylinder 23a of the first barrel 20a is and always remains axially at least substantially opposite the same cylinder 23b of the second barrel 20b, drive the pistons 27a, 27b of each barrel 20a, 20b in alternative translations in the cylinders 23a, 23b from the rotational movement of the drive shaft 15, and axially connect in their movements the pistons 27a, 27b of the barrels 20a , 20b so that the pistons 27a, 27b engaged in the cylinders 23a, 23b opposite the two barrels 20a, 20b move axially in the same direction, one 27a, 27b of them driving the liquid out of its cylinder while the other 27b, 27a draws liquid into its cylinder,
  • each cylinder 23a, 23b is fixed due to the fact that the angle of inclination of control planes defined by the inclined plate 11 (which determines the stroke of the pistons 27a, 27b), as well as the cross section of the cylinders 23a, 23b, are fixed values.
  • the cross section SI of the pistons 27a of the first barrel 20a which is the same for all these pistons 27a and determines the total displacement Cl of the first barrel 20a (with the angle of inclination ⁇ l of the first control plane 70a and the number N of pistons 27a) is greater than the cross section S2 of the pistons 27b of the second barrel 20b which is also the same for all the pistons 27b and determines the cubic capacity C2 of the second barrel 20b (with the angle of inclination ⁇ 2 of the second plane of command 70b and the number N of pistons 27b).
  • the discharge port 61a of the closing flange 22a co ⁇ espondant the first barrel 20a is connected by a line 62 to the high pressure inlet 63 of the treatment chamber 1.
  • the high pressure outlet 64 of the treatment chamber 1 is connected by a line 69 to the suction orifice 60b of the closing flange 22b of the second barrel 20b.
  • Q1R-Q2A corresponds to the non-zero QS flow in purified liquid composition (potable fresh water) supplied at the low pressure outlet 65 of the treatment chamber 1.
  • S1 / S2 being predetermined, the QS / Q1R or QS ratio / Q2A, that is to say the ratio of the flow rate of purified liquid supplied to the flow rate of liquid passing through the reverse osmosis membrane under high pressure is constant whatever the speed of the pump and its operating mode. This ensures continuous scanning of the reverse osmosis membrane.
  • QS / Q2A Q1R / Q2A -1.
  • the pump 2 imposing by construction the ratio of the flow rates Q1R / Q2A, and the value of QIR being fixed by the speed of rotation of the drive shaft 15, the value of the flow rate QS of the purified liquid also depends only on this speed of rotation.
  • the pressure of the liquid supplied by the pump 2 is then automatically established at the appropriate value Pn greater than the osmotic pressure Po making it possible to supply the flow rate QS, without any adjustment.
  • a safety valve 78 is placed on a line 79 connected to the line 62 coming from the discharge orifice 61a of the first pumping body 75 a so as to prevent any inadvertent overpressure in this line 62 and in the treatment chamber 1 in the event of partial or total blockage in the circuit 3.
  • the distribution cylinder head 21b of the second barrel 20b comprises a partition 66 (dotted in FIG. 8) separating two discharge ports 59'b, 59 "b, one of which, known as recycling light 59'b, is connected by a pipe 67 of circuit 3 to the suction port 60a of the flange 22a of the first barrel 20a.
  • the closing flange 22b comprises two discharge ports 61'b, 61 "b communicating respectively with each discharge port 59'b, 59 "b.
  • part Q2R 'of the flow Q2R of liquid discharged by the second barrel 20b from the discharge port 59'b is recycled to be sucked by the cylinders 23a of the first barrel 20a.
  • the other part Q2R “of the flow Q2R coming from the second discharge light 59" b, called discharge light 59 “b, is discharged as effluent to the outside.
  • the flow Q1P taken by the pump from the source of liquid composition to be treated is minimized. Indeed, the flow QIA drawn by the cylinders 23a of the first barrel 20a is equal to the sum of the flow Q1P taken from the source and the flow Q2R 'recycled from the discharge of the second barrel 20b.
  • the recycling light 59'b through which the flow rate Q2R 'is recycled is smaller than the discharge light 59 "b by which the flow Q2R" is rejected.
  • the section of the recycling light 59'b is between 30% to 50% - in particular of order of 40% - of that of the rejection light section 59 "b.
  • a pump according to the invention in accordance with Figures 1 and 3 was produced with the following dimensions:
  • a pump according to the invention can be the subject of various variants with respect to the embodiments described and shown in the figures.

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Abstract

L'invention concerne une pompe rotative double équilibrée comprenant deux barillets (20a, 20b) rotatifs de cylindres, et des pistons axiaux (27a, 27b) associés à des moyens de commande (11), la cylindrée C1 des pistons (27a) du premier barillet (20a) étant supérieure à la cylindrée C2 des pistons (27b) du deuxième barillet (20b), les pistons (27a, 27b) axialement en regard se déplaçant dans le même sens, l'un refoulant le liquide de son cylindre tandis que l'autre aspire du liquide dans son cylindre. Le dispositif de traitement d'une composition - notamment d'épuration d'eau - par osmose averse comprend une pompe hydraulique selon l'invention et une chambre de traitement (1) à membrane d'osmose inverse.

Description

POMPE NOLUMETRIQUE DOUBLE
L'invention concerne une pompe volumétrique double rotative différentielle et son application en particulier pour la réalisation d'un dispositif de traitement d'une composition liquide -notamment un dispositif d'épuration d'eau- comprenant une chambre de traitement à membrane d'osmose inverse. On sait qu'une membrane d'osmose inverse alimentée en eau de mer ou en eau douce non potable sous haute pression permet de fournir de l'eau épurée, notamment dessalinisée (cf. par exemple US-3 825 122). Le principe d'osmose inverse est aussi utilisable, à l'inverse, pour concentrer une solution liquide, par exemple pour la concentration de jus de fruit. La mise au point pratique d'un tel dispositif est liée à celle de la pompe d'alimentation en eau qui doit pouvoir délivrer une pression d'eau supérieure à la pression de fonctionnement de la membrane, généralement de l'ordre de 5000 à 10000 kPa, avec un débit d'eau suffisant à travers le circuit haute pression de la membrane. La membrane doit en effet être traversée par une circulation continue de liquide à haute pression, selon un débit, dit débit de balayage, qui est de l'ordre de 10 à 15 fois le débit de liquide épuré produit, et qui permet d'éviter le colmatage de la membrane. Cette circulation d'eau sous haute pression avec un fort débit véhicule une énergie importante qu'il est nécessaire de pouvoir récupérer. L'alimentation d'une membrane d'osmose inverse peut être réalisée soit à pression constante, soit à débit constant. Si l'on choisit un dispositif d'alimentation à pression constante (par exemple une pompe rotative centrifuge), il est nécessaire de régler et de surveiller en permanence le débit de balayage pour éviter tout colmatage. Avec les dispositifs d'alimentation à débit constant, la pression d'alimentation n'est que la conséquence des rapports des débits. Par exemple, EP-A-0028913 et FR-2 732 727 décrivent des dispositifs amplificateurs de pression non motorisés permettant l'alimentation d'une membrane d'osmose inverse à débit constant, comprenant une paire de vérins alternatifs à fonctionnement différentiel. Ces dispositifs présentent l'avantage d'éviter les réglages de débit et assurent un fonctionnement optimum de la membrane, avec une consommation d'énergie extrêmement faible. Néanmoins, dans ces dispositifs connus, l'inversion de déplacement des pistons des vérins nécessite un dispositif de détection de fin de course et de commande (tiroirs, soupapes, capteurs ...) qui doit être piloté et est de réalisation délicate, complexe et coûteuse. De plus l'inversion de déplacement des pistons produit des irrégularités de débit d'autant plus importantes que l'énergie cinétique véhiculée par le liquide est importante, et qui peuvent conduire à des coups de bélier dans les installations de débit important. Par ailleurs, l'alimentation énergétique de la pompe étant entièrement issue d'une source de liquide sous basse pression, le dispositif ne nécessite pas de source d'énergie externe spécifique, mais, en contrepartie, nécessite une pompe ou une source de liquide à basse pression de fort débit.
US-5 482 441 propose un dispositif d'alimentation à débit contrôlé comprenant un moteur électrique dont l'arbre de sortie s'étend de chaque côté du carter du moteur pour entraîner, d'un côté, une pompe rotative à déplacement variable et, de l'autre côté, une pompe de dosage rotative à déplacement variable. Un capteur de pression et/ou de débit et des servomécanismes permettent de piloter les deux pompes selon un procédé de régulation qui n'est pas décrit dans ce document, dans le but d'ajuster précisément et rapidement la pression du liquide sans avoir à modifier la vitesse du moteur électrique. Un tel dispositif pose de nombreux problèmes pratiques. En particulier, la réalisation de l'automatisme de régulation reste à définir, et est particulièrement délicate. Il faut en particulier éviter toute inversion de pression sur la membrane. Or, une telle inversion de pression peut en pratique se produire dans certaines configurations de réglage des deux pompes variables. En outre, chacune des pompes rotatives à déplacement variable produit nécessairement, comme toute pompe volumétrique, de légères irrégularités de débit dont la nature et la fréquence dépendent de la constitution des pompes, qui n'est pas décrite dans ce document. Or, les deux pompes étant reliées mécaniquement uniquement par l'arbre du moteur mais connectées au même circuit hydraulique d'aspiration/refoulement, les pulsations qu'elles induisent dans ce circuit présentent entre elles un déphasage indéterminé, pouvant conduire à des phénomènes de battement, de résonance ou d'anti-résonance induisant une détérioration de la membrane ou son usure prématurée. De surcroît, le couple que le moteur électrique doit développer doit être important, et correspondre à la somme des couples d'entraînement de chacune de ces pompes, dans lesquelles des efforts importants se développent. Ainsi, les pompes doivent être de construction particulièrement robuste, et sont donc onéreuses et d'encombrement relatif important. Il est à noter cependant que l'emploi de pompes à déplacement variable et d'une régulation apparaît de prime abord comme indispensable si l'on souhaite adapter une technologie de pompes rotatives entraînées par un moteur rotatif. En effet, avec des éléments de pompage rotatifs volumétriques, les variations de pression et/ou de débit dans le circuit d'aspiration/refoulement n'influent que peu sur la vitesse du moteur d'entraînement, de sorte que le moindre obstacle, même partiel, dans le circuit peut se traduire par des valeurs de pression extrêmement élevées, entraînant une destruction du circuit avec des risques importants pour l'environnement. Par ailleurs, un dispositif d'épuration d'eau doit être aussi léger et peu encombrant que possible, notamment portable, d'utilisation et maintenance aisées, et consommer un minimum d'énergie.
L'invention vise donc à pallier ces inconvénients et à proposer une pompe particulièrement adaptée à l'alimentation d'une chambre de traitement à membrane d'osmose inverse. L'invention vise ainsi en particulier à proposer une pompe permettant :
- de délivrer un débit important de liquide à haute pression en étant elle-même sujette à des contraintes internes faibles, et incorporant par conception, une compensation et un équilibrage au moins partiel des efforts dans toutes les phases de fonctionnement,
- d'imposer, par construction, une valeur prédéterminée du rapport du débit de liquide à haute pression fourni à une membrane d'osmose inverse sur le débit de liquide épuré délivré, la membrane fonctionnant de façon volumétrique sans réglage de ce rapport de débits,
- de fournir, par construction, à une membrane d'osmose inverse, une pression correspondant au moins à la pression de fonctionnement de la membrane, sans nécessiter de réglage,
- de garantir, par construction un fonctionnement optimum de la membrane d'osmose inverse en interdisant toute inversion de pression ou de débit, et en minimisant les variations instantanées de débit -notamment ne produisant aucun coup de bélier-, - de récupérer l'énergie du débit liquide circulant sous haute pression dans la chambre de traitement, de sorte que seule l'énergie nécessaire à la production de la composition liquide traitée soit consommée.
L'invention vise en outre à proposer une telle pompe qui soit de construction simple, légère, économique et fiable, et d'utilisation simple et sans risque.
L'invention vise aussi à proposer un dispositif de traitement d'une composition liquide -notamment d'épuration d'eau- par osmose inverse qui soit simple, exempt de réglages, léger, et de faible consommation énergétique.
L'invention vise aussi à proposer un tel dispositif de traitement par osmose inverse qui permette, pour un même débit de composition liquide traité, de diminuer le débit de composition liquide prélevé sur la source de composition liquide à traiter -notamment en le limitant à une valeur plus faible que celle nécessaire à la circulation de balayage de la membrane-, de façon à être adapté au traitement d'une composition liquide issue d'une source de capacité limitée telle qu'un puits artésien.
Pour ce faire, l'invention concerne une pompe volumétrique comprenant :
- un arbre d'entraînement monté rotatif autour d'un axe fixe, dit axe principal, et adapté pour être accouplé à un dispositif moteur, apte à l'entraîner en rotation autour de l'axe principal,
- deux corps de pompage volumétriques rotatifs alignés axialement, entraînés par l'arbre d'entraînement, et comprenant chacun au moins un orifice d'aspiration, et au moins un orifice de refoulement, l'orifice d'aspiration de l'un des deux corps de pompage, dit second corps de pompage, étant relié par un circuit externe d'aspiration/refoulement à l'orifice de refoulement de l'autre corps de pompage, dit premier corps de pompage, de sorte que le débit Q2A de liquide aspiré par le second corps de pompage provient intégralement du débit Q1R de liquide refoulé par le premier corps de pompage, ces débits étant à chaque instant dans un rapport Q1R/Q2A proportionnel au rapport des cylindrées C1/C2 définies, à cet instant, par les deux corps de pompage, caractérisée en ce que chacun des corps de pompage comprend un barillet centré sur l'axe principal, et qui comporte une pluralité de N cylindres répartis autour de l'axe principal, recevant chacun un piston de pompage coulissant selon un axe au moins sensiblement parallèle à l'axe principal, les deux barillets comprenant un même nombre N de cylindres, et en ce qu'elle comprend un équipage de liaison mécanique interposé entre les deux corps de pompage, et comprenant au moins un plateau incliné par rapport à l'axe principal selon un angle d'inclinaison de valeur fixe, prédéterminée, non réglable, et invariable au cours du temps, cet équipage de liaison étant en outre adapté pour :
. solidariser le barillet, dit premier barillet, du premier corps de pompage et le barillet, dit second barillet, du second corps de pompage, par rapport à l'axe principal de façon que chaque cylindre du premier barillet soit et reste axialement au moins sensiblement en regard d'un cylindre du second barillet, entraîner les pistons de chaque barillet en translations dans les cylindres à partir du mouvement de rotation de l'arbre d'entraînement, et relier axialement dans leurs mouvements les pistons des barillets, de telle sorte que les pistons engagés dans chacune des paires de cylindres appartenant l'un au premier barillet et l'autre au second barillet et qui sont axialement au moins sensiblement en regard, se déplacent axialement dans le même sens, l'un d'entre eux refoulant le liquide hors de son cylindre tandis que l'autre aspire du liquide dans son cylindre, transmettre les efforts axiaux entre les pistons d'un barillet à l'autre, . imposer une cylindrée de valeur fixe dans chaque cylindre de chaque barillet, le premier corps de pompage ayant une cylindrée totale fixe Cl supérieure à la cylindrée totale fixe C2 du second corps de pompage de sorte que le rapport C1/C2 de ces cylindrées, et le rapport des débits Q1R/Q2A sont des valeurs fixes, non réglables, et invariables au cours du temps, prédéterminées par construction.
Avantageusement et selon l'invention, chaque barillet est monté rotatif autour de l'axe principal, l'équipage de liaison étant adapté pour entraîner les barillets en rotation synchrone à partir du mouvement de rotation de l'arbre d'entraînement ; et chaque plateau incliné de l'équipage liaison est centré sur l'axe principal, monté rotatif par rapport au carter et entraîné en rotation à partir du mouvement de l'arbre d'entraînement, les pistons étant reliés, par une de leur extrémité, solidaires en translations axiales de ce(ces) plateau(x) qui est(sont) adapté(s) pour imposer aux extrémités des pistons du premier barillet de se déplacer au cours de la rotation dans un plan, dit premier plan de commande, incliné d'un angle d'inclinaison (αl) par rapport à un plan radial à l'axe principal, et pour imposer aux extrémités des pistons du second barillet de se déplacer au cours de la rotation dans un plan, dit second plan de commande, incliné d'un angle d'inclinaison (α2) par rapport à un plan radial à l'axe principal. Bien que cette forme de réalisation soit grandement avantageuse dans le cadre de l'invention, d'autres formes de réalisation des corps de pompage volumétrique rotatifs à barillet sont possibles. Par exemple, les barillets peuvent être fixes et le plateau incliné entraîné en rotation, les extrémités des pistons en contact avec le plateau coulissant ou glissant sur ce plateau. Au contraire, les barillets peuvent être rotatifs et le(les) plateau(x) incliné(s) fixe(s).
Avantageusement et selon l'invention, la pompe est caractérisée en ce que les pistons du premier barillet définissent tous une même cylindrée unitaire de chaque cylindre proportionnelle au produit Slxαl de l'aire de la section efficace SI de ces pistons et de l'angle d'inclinaison αl du premier plan de commande du plateau incliné auquel ils sont reliés, en ce que les pistons du second barillet définissent tous une même cylindrée unitaire de chaque cylindre proportionnelle au produit S2xα2 de l'aire de la section efficace S2 de ces pistons et de l'angle d'inclinaison α2 du second plan de commande du plateau incliné auquel ils sont reliés, et en ce que le rapport Slxαl/S2xα2 est égal à une valeur supérieure à 1, fixe, non réglable, invariable au cours du temps, prédéterminée par construction, identique pour tous les pistons des barillets.
Avantageusement et selon l'invention, l'équipage de liaison comprend un seul et même plateau incliné d'un même angle d'inclinaison α=αl=α2 par rapport à l'axe principal, de valeur fixe, non réglable et invariable au cours du temps, ce plateau incliné étant guidé et entraîné en rotation autour d'un axe fixe incliné de l'angle α par rapport à l'axe principal. Le premier plan de commande et le second plan de commande sont ainsi formés l'un et l'autre par un seul et même plateau de commande incliné du même angle d'inclinaison α=αl=α2 par rapport à l'axe principal.
Le plateau incliné -et plus généralement l'équipage de liaison- interposé entre les deux barillets reçoit d'un côté la force axiale transmise par le piston d'un barillet en cours d'aspiration tandis qu'il exerce une force axiale sur le piston en regard de l'autre barillet en cours de refoulement. De la sorte, l'effort nécessaire à l'entraînement correspond uniquement à la différence entre ces forces qui se compensent. De ce fait, la durée de vie de la pompe est augmentée, et sa construction peut-être grandement simplifiée, les matériaux utilisés et ses différents composants ne subissant que de faibles contraintes. En outre, son rendement est amélioré. Par ailleurs, les barillets étant nécessairement toujours synchrones et en phase, le débit et la pression délivrés sont quasi uniformes et aucun risque de coup de bélier n'est à craindre.
Il est à noter que la pompe selon l'invention peut être considérée, a posteriori, comme présentant certains analogies d'architecture avec une moto-pompe hydraulique décrite dans le brevet FR-424420 publié en 1911. Néanmoins dans cette moto-pompe hydraulique, l'un des barillets reçoit de la vapeur sous pression et fait office de moteur, tandis que l'autre barillet est entraîné par le barillet moteur et fait office de pompe. Ainsi, cette moto-pompe hydraulique n'est pas du type pouvant être accouplée à un moteur externe, et n'est pas compatible avec l'alimentation en liquide d'une membrane d'osmose inverse ou d'un autre dispositif analogue. En particulier, les fluides circulant dans les deux barillets n'étant pas de même nature, il n'est pas possible de relier le refoulement d'un barillet à l'aspiration de l'autre comme dans la présente invention. Ce document ne posait donc pas les problèmes techniques sus mentionnés de la présente invention et ne proposait donc pas non plus de solution à ces problèmes.
Avantageusement et selon l'invention, la pompe comprend un carter rigide commun logeant les deux corps de pompage, l'arbre d'entraînement étant monté rotatif par rapport au carter et débouchant à l'extérieur du carter pour pouvoir être accouplé à un dispositif moteur. Avantageusement et selon l'invention, la pompe est caractérisée en ce que les deux barillets et le(les) plateau(x) incliné(s) sont guidés en rotation autour de l'axe principal par rapport au carter, et ce que chaque corps de pompage comprend une culasse de distribution montée fixe par rapport au carter. Ce carter commun forme, après montage, un seul bloc renfermant les deux corps de pompage, l'arbre d'entraînement et l'équipage de liaison.
Dans une pompe selon l'invention, le débit Q2A de liquide aspiré par le second corps de pompage provient intégralement du débit QIR refoulé par le premier corps de pompage. Ainsi, une partie non nulle du liquide refoulé par le second corps de pompage est nécessairement dérivée et rejetée hors du circuit d'aspiration/refoulement, et cette partie, dans le cas où une membrane d'osmose inverse est incorporée dans le circuit, correspond au débit de liquide traversant la membrane et donc au débit QS de liquide épuré fourni par la membrane. Le circuit d'aspiration/refoulement comprend donc une ouverture ou une sortie permettant l'extraction de ce débit QS dérivé.
Le rapport entre le débit refoulé du premier barillet QIR et celui Q1R-Q2A rejeté à l'extérieur du circuit d'aspiration/refoulement (correspondant à la différence entre le refoulement du premier barillet et l'aspiration du second barillet) est fixé, par construction, par la valeur de C1/C2 supérieure à 1, sans nécessiter aucun réglage. Dans le cas notamment d'un dispositif de traitement par osmose inverse, avantageusement et selon l'invention, C1/C2 est choisi pour que Q1R/Q2A soit inférieur à 2 de sorte que le débit de liquide rejeté à l'extérieur (liquide épuré) est inférieur au débit de balayage de la membrane. Avantageusement et selon l'invention, C1/C2 est compris entre 10/9,5 et 10/7. La valeur absolue du débit fourni peut alors être ajustée selon la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement, lui-même accouplé à un moteur approprié.
Néanmoins, quel que soit le régime de fonctionnement, la pompe fournit par construction un débit de liquide sous haute pression adapté au bon fonctionnement d'une membrane d'osmose inverse, ou de tout autre dispositif semblable.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, chaque corps de pompage comprend des moyens de distribution, dits premiers moyens de distribution et, respectivement, seconds moyens de distribution, comprenant une culasse de distribution fixe présentant une face symétrique de révolution autour de l'axe principal, de contact avec une face d'extrémité, de forme conjuguée, du barillet correspondant, au moins une lumière d'aspiration et au moins une lumière de refoulement, toutes deux en forme générale de haricot, séparées l'une de l'autre et disposées de façon qu'une extrémité axiale de chaque cylindre du barillet correspondant puisse venir en regard de ces lumières en étant en communication avec la lumière d'aspiration lorsque le piston correspondant se déplace en s'éloignant de la culasse de distribution et avec la lumière de refoulement lorsque le piston correspondant se déplace en se rapprochant de la culasse de distribution.
En outre, avantageusement et selon l'invention chaque cylindre de chaque barillet présente :
. un axe au moins sensiblement parallèle à l'axe principal,
. une première extrémité axiale présentant une ouverture orientée vers l'équipage de liaison, un piston étant engagé dans cette ouverture, ce piston étant adapté pour coulisser axialement dans le cylindre en y délimitant une chambre de pompage, avec une section efficace SI (premier barillet) ou, respectivement, S2 (second barillet), . à l'opposé de la première extrémité axiale, une seconde extrémité axiale débouchant dans des moyens de distribution en communication avec le circuit externe d'aspiration/refoulement.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, la première extrémité axiale de chaque cylindre du premier barillet et du second barillet comprend un évasement radial définissant une surface annulaire radiale au contact de laquelle la pression du liquide régnant dans la chambre de pompage exerce une force tendant à appliquer le barillet axialement vers la culasse de distribution. Avantageusement et selon l'invention, l'évasement renferme des moyens assurant l'étanchéité radiale entre le piston et le cylindre.
En outre, avantageusement et selon l'invention, la pompe comprend, entre le premier barillet et le plateau incliné de l'équipage de liaison auquel ses pistons sont associés, un premier flasque d'équilibrage des efforts axiaux, et entre le second barillet et le plateau incliné de l'équipage de liaison auquel ses pistons sont associés, un second flasque d'équilibrage des efforts axiaux, ces premier et second flasques étant reliés axialement l'un à l'autre et rendus solidaires l'un de l'autre par une pluralité de goujons de liaison répartis autour de l'axe principal traversant librement des lumières ménagés à travers le(les) plateau(x) incliné(s). Avantageusement et selon l'invention, chacun des flasques est accouplé solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement, et est accouplé au barillet correspondant pour l'entraîner en rotation. Le(les) plateau(x) incliné(s) est(sont) entraîné(s) en rotation par les deux barillets via les cylindres et les pistons, ainsi que les goujons.
Chaque barillet doit être appliqué axialement sur la culasse de distribution qui lui correspond. Pour ce faire, avantageusement, une pompe selon l'invention est caractérisée en ce qu'un ressort de compression est interposé entre chaque flasque et une portée radiale du barillet correspondant, le ressort étant adapté pour appliquer le barillet contre la culasse de distribution correspondante avec une précontrainte prédéterminée. Cette précontrainte permet d'assurer l'étanchéité entre les faces de contact du barillet et de la culasse. Les deux flasques prennent appui axialement l'un sur l'autre par l'intermédiaire des goujons, de sorte que les efforts de précontrainte exercés par les deux ressorts s'équilibrent.
De surcroît, avantageusement et selon l'invention, l'évasement de la première extrémité axiale de chaque cylindre est refermé par une bague annulaire engagée dans l'évasement et solidaire du flasque d'équilibrage des efforts axiaux correspondant. Avantageusement et selon l'invention, la bague est d'un côté partiellement engagée dans l'évasement, et de l'autre côté, partiellement engagée dans un logement cylindrique dudit flasque. Avantageusement et selon l'invention, les moyens assurant l'étanchéité radiale entre le piston et le cylindre viennent en butée axialement contre la bagne. De la sorte, cette bague a pour fonction de transmettre les efforts axiaux résultant de la pression du liquide dans la chambre de pompage sur le fiasque d'équilibrage des efforts axiaux correspondants. Les bagues ont aussi pour fonction d'assurer l'entraînement en rotation du barillet. Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, les seconds moyens de distribution comportent deux sorties de refoulement séparées l'une de l'autre, dont l'une est reliée par le circuit externe d'aspiration/refoulement à une entrée d'aspiration des premiers moyens de distribution, une partie Q2R' du débit Q2R de liquide refoulé par les cylindres du second barillet étant recyclée pour être aspirée par les cylindres du premier barillet, de sorte que pour un même débit QIR refoulé par les cylindres du premier barillet, le débit Q1P prélevé par la pompe sur la source est minimisé. De la sorte, le débit total aspiré par le premier barillet Ql A est la somme du débit Q1P prélevé sur la source et du débit recyclé Q2R' provenant du refoulement du second barillet. Les cylindres au moins sensiblement axialement en regard du premier et du second barillet sont au moins sensiblement coaxiaux mais peuvent présenter une légère inclinaison pour permettre la rotation du plateau incliné(s), selon la nature de la liaison des pistons au(x) plateau(x) de commande. Avantageusement et selon l'invention, la pompe est caractérisée en ce que les axes des cylindres du premier barillet et du second barillet sont strictement parallèles à l'axe principal, et en ce que chaque cylindre du premier barillet est coaxial avec un cylindre axialement en regard du second barillet. En outre, les deux pistons de chaque paire de cylindres axialement en regard sont associés au(x) plateau(x) incliné(s) par une même liaison articulée -notamment incorporant une rotule-, autorisant les déplacements radiaux des pistons par rapport au(x) plateau(x) incliné(s), mais solidarisant les pistons et le(les) plateau(x) incliné(s) en rotation autour de l'axe principal.
Une pompe selon l'invention comprend avantageusement un nombre N de cylindres dans chaque barillet qui est impair, par exemple compris entre 5 et 11. Avec un nombre N impair de cylindres, la pompe produit des pulsations de débit plus faibles. Une pompe selon l'invention est avantageusement applicable dans un dispositif de traitement d'une composition liquide par osmose inverse -notamment un dispositif d'épuration d'eau pour l'obtention d'eau douce potable à partir d'eau de mer ou d'eau non potable-.
L'invention s'étend donc à un dispositif de traitement d'une composition liquide, notamment d'épuration d'eau pour l'obtention d'eau douce potable à partir d'eau de mer ou d'eau non potable- comprenant une chambre de traitement à membrane d'osmose inverse, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une pompe rotative selon l'invention,
- une chambre de traitement incorporée au circuit externe d'aspiration/refoulement présentant une entrée de liquide à haute pression reliée à la sortie de refoulement des premiers moyens de distribution, une sortie de liquide à haute pression reliée à l'entrée d'aspiration des seconds moyens de distribution, et une sortie de liquide épuré sous basse pression.
La chambre de traitement à membrane d'osmose inverse est donc interposée sur le circuit externe d'aspiration/refoulement entre la sortie de refoulement du premier barillet et l'entrée d'aspiration du second barillet, et est parcourue par un débit élevé de composition liquide à haute pression. Ce débit est fixé par construction par la pompe et ne dépend que du rapport des cylindrées C1/C2, et de la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement. Le rapport de ce débit et du débit de composition liquide épurée fourni par la chambre de traitement est prédéterminé par C1/C2 et ne dépend pas de la vitesse de rotation. Ce rapport n'est pas réglable et ne peut pas varier dans le temps. En effet, dans une pompe selon l'invention les cylindrées Cl et C2 des deux barillets sont fixes, non réglables et invariables dans le temps. Il en va de même de leur rapport C1/C2 qui est supérieur à 1. De la sorte, quel que soit le mode de fonctionnement du dispositif, aucun réglage ni aucune régulation n'est nécessaire pour assurer un débit de balayage approprié de la membrane et éviter son colmatage.
Pour empêcher tout risque d'endommagement du circuit d'aspiration/refoulement -notamment de la membrane- en cas de blocage total ou partiel du débit de liquide rejetée à l'extérieur du circuit, une soupape de sécurité est incluse dans ce circuit, notamment sur une conduite reliée à la sortie de refoulement du premier corps de pompage.
Par ailleurs, le second barillet récupère l'énergie de la composition liquide à haute pression issue de la membrane pour le pompage. Les deux barillets étant associés à l'équipage de liaison par lequel les efforts axiaux sont transmis, les efforts d'entraînement sont faibles, et en relation uniquement (aux pertes de charge près) avec le débit de composition liquide épurée fourni par la membrane d'osmose inverse. De même, grâce à cet équilibrage différentiel partiel des efforts axiaux et à l'équilibrage hydraulique au sein de la pompe, les contraintes sont minimisées. La pompe selon l'invention peut ainsi être réalisée de façon simple, fiable et légère. La composition liquide refoulée par le second barillet pouvant être au moins partiellement recyclée selon une proportion prédéterminée, le débit de composition liquide prélevé sur la source peut être relativement faible, et notamment plus faible que celui circulant à haute pression à travers la chambre de traitement. Une pompe selon l'invention peut aussi faire l'objet d'autres applications pour lesquelles les mêmes problèmes se posent.
L'invention concerne aussi une pompe et un dispositif de traitement d'une composition liquide caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. D'autres, buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent de la description suivante qui se réfère aux figures annexées représentant à titre d'exemple non limitatif, des modes de réalisation préférentiels de l'invention, dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de traitement selon une première variante de l'invention, la pompe étant représentée uniquement partiellement, en vue éclatée schématique de principe, le carter, les flasques d'équilibrages d'efforts axiaux et les goujons qui les relient n'étant pas représentés à des fins de clarté et d'illustration,
- la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 représentant une deuxième variante de l'invention avec recyclage partiel, les fiasques d'équilibrage des efforts axiaux et les goujons qui les relient étant représentés,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe axiale selon une ligne de coupe passant par l'axe des cylindres d'une pompe selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 4 est une vue schématique partielle en coupe axiale par un plan passant par les goujons reliant les flasques d'équilibrage des efforts axiaux d'un détail de la pompe selon l'invention représentée figure 3,
- la figure 5 est un diagramme représentant une courbe illustrant les variations du débit de liquide épuré fourni selon la pression de liquide fournie par une pompe selon l'invention, - la figure 6 est une vue schématique en perspective éclatée d'un détail représentant la liaison des pistons au plateau incliné de la pompe selon l'invention représentée figure 3,
- la figure 7 est une vue schématique partielle en coupe selon un plan perpendiculaire à l'axe principal de la pompe selon l'invention représentée figure 3,
- la figure 8 est une vue schématique de face axiale d'une culasse de distribution du second barillet de la pompe selon l'invention représentée figure 3, et sur laquelle la position d'un piston est représentée en coupe entre les lumières d'aspiration et de refoulement à des fins d'illustration, - la figure 9 est une vue schématique de face axiale d'un barillet de la pompe selon l'invention représentée figure 3, - la figure 10 est une vue schématique en coupe selon la ligne X-X de la figure 9.
Le dispositif de traitement d'une composition liquide selon l'invention comprend une chambre 1 de traitement incorporant une membrane semi-perméable d'osmose inverse, d'un type connu en soi (cf. US-A-3839201, ou les membranes commercialisées sous la dénomination Filmtec (marque déposée) par la Société DOW EUROP SEPARATION SYSTEMS). Une membrane typique d'osmose inverse pouvant être utilisée dans un dispositif selon l'invention a par exemple une longueur comprise entre 0,1m et 2m, un diamètre compris entre 0,05 et 0,3m, accepte un débit d'alimentation maximum de composition liquide compris entre 1000 et 10000 litres par heure sous une pression de service (haute pression d'alimentation de la membrane) comprise entre 5000 et 7000 kPa pour l'eau de mer ou entre 1500 et 2500 kPa pour l'eau douce non potable. Le dispositif comprend également une pompe 2 selon l'invention décrite ci-après, et un circuit externe 3 d'aspiration/refoulement auquel la chambre de traitement 1 est incorporée. Un moteur 4, par exemple un moteur électrique, est accouplé à la pompe 2 pour l'entraîner.
La pompe 2 comprend un carter 5 (non représenté figures 1 et 2) formé d'un boîtier principal médian 6 dans lequel sont emmanchés deux blocs-cylindres coaxiaux 7a, 7b, l'un de chaque côté, définissant un axe de symétrie, dit axe principal 8. Le boîtier 6 est formé de deux demi-boîtiers 6a, 6b assemblés l'un à l'autre selon un plan de joint 9 incliné par rapport à l'axe principal 8. Les deux demi-boîtiers 6a, 6b sont assemblés par des vis parallèles à l'axe principal 8 disposées à la périphérie de ces demi-boîtiers. Par exemple, ces demi-boîtiers 6a, 6b présentent une section droite externe au moins sensiblement carrée, et les vis sont placées aux quatre coins des demi-boîtiers 6a, 6b. Le boîtier 6 ainsi constitué présente une gorge 10 interne cylindrique de réception et de guidage d'un plateau incliné de commande 11. Cette gorge 10 est cylindrique de révolution autour d'un axe 17 incliné par rapport à l'axe principal 8. La gorge 10 est formée par chacun des demi-boîtiers 6a, 6b, de part et d'autre du plan de joint 9. Le plateau incliné 11 est guidé en rotation dans le boîtier 6 par des billes 12a, 12b engagées dans des rainures périphériques 13 a, 13b ménagées en creux dans chaque face principale du plateau 11, et roulant sur des portées de contact annulaires 14a, 14b définies dans la gorge 10 par chacun des demi-boîtiers 6a, 6b. Les billes 12a, 12b peuvent être remplacées par. des rouleaux ou des patins glissants, ou d'autres moyens de guidage équivalents. La pompe 2 comprend également un arbre d'entraînement
15 monté et guidé rotatif par rapport au carter 5 autour de l'axe principal 8. L'arbre d'entraînement 15 traverse le plateau incliné 11 par l'intermédiaire d'une liaison rotule 16. Cette liaison rotule 16 peut être aussi remplacée par un guidage périphérique radial du plateau 11 par rapport au carter 5. Le plateau incliné 11 est en forme générale de disque et l'axe 17 de symétrie de la gorge 10 est aussi un axe 17 central de symétrie du plateau de commande 11 qui tourne autour de cet axe 17. L'axe 17 est incliné par rapport à l'axe principal 8 selon un angle d'inclinaison α qui est fixe non réglable, invariable au cours du temps, prédéterminé par la construction de la gorge 10, et l'axe 17 incliné croise l'axe principal 8 en un point central 18 de la pompe 2 qui est aussi le point central de la rotule 16.
Chacun des deux ' blocs-cylindres 7a, 7b du carter 5 renferme de l'intérieur vers l'extérieur selon l'axe principal 8, un flasque 19a, 19b rotatif d'équilibrage des efforts axiaux, un barillet 20a, 20b rotatif, une culasse de distribution fixe 21a, 21b, et un flasque 22a, 22b fixe de fermeture et de connexion au circuit externe 3 d'aspiration/refoulement.
Chacun des barillets 20a, 20b comprend une pluralité de N cylindres 23a, 23b, régulièrement répartis autour de l'axe principal 8 et équidistants de cet axe principal 8. Chaque cylindre 23a, 23b présente un axe 24a, 24b parallèle à l'axe principal 8, une première extrémité axiale 25a, 25b présentant une ouverture orientée vers le plateau incliné 11, et une seconde extrémité axiale 26a, 26b débouchant vers la culasse de distribution 21a, 21b correspondante. Un piston 27a, 27b est engagé par l'ouverture de la première extrémité axiale 25a, 25b dans le cylindre 23a, 23b et coulisse axialement dans ce cylindre en y délimitant une chambre de pompage 28a, 28b entre l'extrémité axiale 29a, 29b du piston 27a, 27b, et la culasse de distribution correspondante 21a, 21b. Le nombre N de cylindres de chaque barillet 20a, 20b est impair, avantageusement compris entre 5 et 11, par exemple de l'ordre de 7 comme représenté sur les figures. Tous les cylindres 23a, 23b d'un même barillet
20a, 20b sont identiques, c'est-à-dire présentent la même longueur, la même forme et la même section. Il en va de même des pistons 27a, 27b.
Néanmoins, les pistons 27a du premier barillet 20a présentent une section efficace SI supérieure à la section efficace S2 des pistons 27b du deuxième barillet 20b. Plus précisément, les aires SI et S2 des sections efficaces des pistons 27a, 27b sont différentes et dans un rapport S1/S2 prédéterminé identique pour tous les pistons 27a, 27b des barillets 20a, 20b. Ce rapport S1/S2 est avantageusement compris entre 10/9,5 et 10/7, par exemple de l'ordre de 10/9. La section efficace d'un piston 27a, 27b est égale au rapport entre un volume de liquide déplacé par ce piston 27a, 27b sur la course axiale du piston 27a, 27b coπespondant à ce volume. Chaque piston 27a, 27b est associé au plateau incliné 11 de façon à pouvoir être entraîné en translations alternatives dans le cylindre 23 a, 23b coπespondant par le plateau incliné 11 au cours de la rotation du barillet 20a, 20b et du plateau incliné 11. Chaque cylindre 23a du premier barillet 20a est axialement en regard d'un cylindre 23b du second barillet 20b, et les deux cylindres 23a, 23b en regard s'étendent symétriquement l'un par rapport à l'autre de chaque côté d'un plan 30 radial à l'axe principal 8 et passant par le point central 18 de la pompe 2. Les deux pistons 27a, 27b de deux cylindres 23a, 23b en regard sont associés au plateau incliné 11, l'un 27a d'un côté, et l'autre 27b de l'autre côté, par l'intermédiaire d'une même liaison articulée 31 incorporant une rotule 35 ou tout autre dispositif autorisant les déplacements radiaux des pistons 27a, 27b par rapport au plateau incliné 11, mais solidarisant les pistons 27a, 27b et le plateau incliné 11 en rotation autour de l'axe principal 8.
Pour former la liaison articulée 31, le plateau incliné 11 comprend une lumière traversante 32 dans la direction axiale et oblongue dans la direction radiale à travers laquelle est engagée une pièce de support 33 des deux pistons. Cette pièce de support 33 forme, de chaque côté et pour chaque piston 27a, 27b, un manchon 34a, 34b recevant le piston 27a, 27b. La partie centrale de la pièce 33 de support est en forme de couronne disposée radialement par rapport au plateau 1 1 dans la lumière 32 et forme une cage de réception d'une rotule 35 sphérique traversée par un axe 36 qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe des pistons 27a, 27b et des manchons 34a, 34b, et sensiblement perpendiculaire également à la direction radiale au plateau 11. Les deux extrémités de cet axe 36 portent des patins 37 parallélépipédiques engagés dans les lumières latérales 38 ménagées à l'intérieur du plateau 11 pour recevoir ces patins 37. La hauteur des patins 37 selon la direction radiale au plateau 11 est plus faible que celles des lumières latérales 38. Egalement, la hauteur selon la direction radiale de la pièce de support 33 est plus faible que celle de la lumière traversante oblongue 32. De la sorte, un mouvement radial relatif est autorisé entre le plateau 11 et la pièce de support 33 avec les deux pistons 27a, 27b qui y sont connectés.
Pour permettre le montage des patins 37 dans les lumières 38, le plateau incliné 11 est formé de deux disques semblables l ia, 11b assemblés l'un à l'autre par des vis selon un plan de joint médian coπespondant au plan de joint 9 des demi -boîtiers 6a, 6b et passant par le point central 18. En variante non représentée, on peut prévoir des lumières dans le plateau 11 pour engager les patins dans leurs logements. Cela permet de réaliser le plateau 11 sous forme monobloc. La première extrémité axiale 25a, 25b de chaque cylindre
23a, 23b comprend un évasement radial 39a, 39b formant un logement annulaire et renfermant une bague d'étanchéité 40a, 40b annulaire entourant le piston 27a, 27b et, à l'extérieur de cette bague d'étanchéité 40a, 40b, un joint élastique torique 41a, 41b ayant pour fonction d'appliquer radialement la bague d'étanchéité 40a, 40b contre la surface extérieure du piston 27a, 27b. Cette bague 40a, 40b et ce joint 41a, 41b assurent l'étanchéité radiale de la chambre de pompage 28a, 28b autour du piston 27a, 27b. Néanmoins, il est à noter que l'évasement radial 39a, 39b définit une surface annulaire radiale 42a, 42b au contact de laquelle la pression du liquide, qui peut pénétrer dans le logement formé par l'évasement radial 39a, 39b entre cette surface annulaire 42a, 42b, et la bague 40a, 40b et le joint torique 41a, 41b, exerce une force tendant à appliquer le barillet 20a, 20b axialement vers sa culasse de distribution 21a, 21b, c'est-à- dire à l'opposé du plateau 11. L'aire totale définie par toutes les surfaces annulaires radiales 42a, 42b des cylindres 23a, 23b du barillet 20a, 20b est adaptée pour compenser au maximum la force hydrodynamique tendant à écarter le barillet 20a, 20b de sa culasse de distribution 21a, 21b lorsque les secondes extrémités axiales 26a, 26b des cylindres 23a, 23b sont en regard d'une portion de paroi pleine de la culasse de distribution 21a, 21b.
Les deux flasques d'équilibrage des efforts axiaux 19a, 19b sont reliés axialement l'un à l'autre et rendus solidaires l'un de l'autre par une pluralité de goujons de liaison 43 répartis régulièrement autour de l'axe principal 8, et traversant librement des lumières 44 ménagées à travers le plateau 11. L'une au moins des lumières 44 -et de préférence une seule de ces lumières 44- est dotée d'une rotule 45 de liaison (figure 7) du goujon 43 coπespondant au plateau de commande 11, de sorte que le plateau de commande 11 est solidaire en rotation des deux flasques 19a, 19b reliés par les goujons 43. Un jeu radial important est ménagé autour des goujons 43 par les autres lumières 44 qui ne sont pas dotées de rotule de liaison de façon à éviter tout contact intempestif des goujons 43 coπespondants avec le plateau de commande 11.
Les flasques 19a, 19b sont dotés également de lumières traversantes 46a, 46b permettant le passage des pistons 27a, 27b et des manchons 34a, 34b de la pièce de support 33. Chaque évasement radial 39a, 39b est refermé par une bague annulaire 47a, 47b de liaison engagée dans l'évasement 39a, 39b et solidaire du flasque 19a, 19b d'équilibrage des efforts axiaux coπespondants. Cette bague 47a, 47b de liaison est partiellement engagée d'un côté dans l'évasement 39a, 39b, et partiellement engagée de l'autre côté dans un logement cylindrique 48a, 48b ménagé en creux en regard dans le flasque 19a, 19b coπespondant. Les bagues 47a, 47b de liaison ont pour fonction de solidariser en rotation le flasque 19a, 19b et le barillet 20a, 20b coπespondant. La bague d'étanchéité 40a, 40b et le joint torique 41a, 41b viennent en butée axialement contre la bague 47a, 47b sous l'effet de la pression du liquide dans la chambre de pompage 28a, 28b. Chaque bague 47a, 47b de liaison a donc aussi pour fonction de transmettre les efforts axiaux de pression au flasque 19a, 19b, et ces efforts sont retransmis par les goujons 43 à l'autre fiasque 19b, 19a. De la sorte, l'ensemble formé par les deux flasques 19a, 19b et les goujons 43 subit les efforts de pression, et ces efforts s'équilibrent au moins partiellement, la réaction transmise sur l'arbre d'entraînement 15 étant minime. Chaque flasque 19a, 19b est bloqué axialement par rapport à l'arbre d'entraînement 15 et solidaire en rotation de cet arbre d'entraînement 15. Pour ce faire, le flasque 19a, 19b est monté claveté sur une douille de montage 49a, 49b qui est elle-même clavetée sur l'arbre d'entraînement 15 et vient en butée contre une rondelle 50a, 50b bloquée par une goupille 51a, 51b traversant l'arbre d'entraînement 15 et disposée du côté du point central 18 par rapport à la douille 49a, 49b.
En outre, chaque barillet 20a, 20b comprend un alésage interne 52a, 52b central autour de la douille 49a, 49b de façon à définir un logement de réception 53a, 53b pour un ressort de compression 54a, 54b. Ainsi, ce ressort de compression est interposé entre chaque flasque 19a, 19b et une portée radiale 55a, 55b annulaire formée au fond du logement 53a, 53b du barillet 20a, 20b coπespondant. Les deux ressorts 54a, 54b tendent donc à écarter axialement les barillets 20a, 20b en prenant appui sur l'ensemble rigide formé par les deux flasques 19a, 19b et les goujons 43. Chaque ressort 54a, 54b applique donc le barillet 20a, 20b contre la culasse de distribution 21a, 21b coπespondante avec une précontrainte prédéterminée supérieure aux efforts axiaux de décollement dus à la pression interne du liquide dans les chambres de pompage 28a, 28b, compte tenu également de la compensation réalisée par les surfaces annulaires radiales 42a, 42b des cylindres 23a, 23b. Chaque barillet 20a, 20b est en contact par sa face d'extrémité axiale 56a, 56b avec une face de contact conjuguée 57a, 57b de la culasse de distribution 21a, 21b. Il est à noter que ces deux faces glissent l'une sur l'autre et doivent donc être rectifiées, l'effort de précontrainte exercé par le ressort 54a, 54b assurant l'étanchéité. Ces deux faces en contact 56a, 56b et 57a, 57b sont symétriques de révolution autour de l'axe principal 8. Dans l'exemple représenté, ces faces sont planes radiales. En variante, elles pouπaient être en forme de calottes sphériques de courbure orientée dans un sens ou dans l'autre ou présenter toute autre forme symétrique de révolution.
Chacune des culasses de distribution 21a, 21b comprend une lumière d'aspiration 58a, 58b en forme générale de haricot et une lumière de refoulement 59a, 59b également en forme générale de haricot. Ces lumières 58a, 58b et 59a, 59b sont séparées l'une de l'autre par une portion de la culasse 21a, 21b suffisamment large pour qu'un cylindre 23a, 23b ne soit jamais en contact simultanément avec la lumière d'aspiration et avec la lumière de refoulement (figure 8). Les deux lumières 58a, 58b et 59a, 59b d'aspiration et de refoulement s'étendent globalement circulairement sur un secteur angulaire supérieur à 120° et inférieur à 180°, et sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan axial (passant par l'axe principal 8) dans lequel l'angle d'inclinaison du plateau 11 est défini, c'est-à-dire contenant aussi l'axe 17 du plateau 11. Ainsi, lorsqu'un cylindre 23a, 23b est en regard de la lumière d'aspiration 58a, 58b, le piston 27a, 27b s'éloigne de la culasse de distribution 21a, 21b créant une aspiration de liquide dans la chambre de pompage 28a, 28b. A l'inverse, lorsque le cylindre 23a, 23b vient en regard de la lumière de refoulement 59a, 59b, le piston 27a, 27b coπespondant est déplacé vers la culasse de distribution 21a, 21b, ce qui refoule le liquide de la chambre de pompage 28a, 28b dans la lumière de refoulement 59a, 59b. La lumière d'aspiration 58a de la culasse de distribution 21a du premier barillet 20a est alignée axialement avec la lumière de refoulement 59a de la culasse de distribution 21b du second barillet 20b (figures 1 et 2).
La lumière d'aspiration 58a, 58b est en communication avec un orifice d'aspiration 60a, 60b du flasque 22a, 22b de fermeture. De même, la lumière de refoulement 59a, 59b est en communication avec un orifice de refoulement 61a, 61b du flasque de fermeture 22a, 22b.
Le premier barillet 20a, forme, avec ses pistons 27a, et sa culasse de distribution 21a, un premier corps de pompage volumétrique rotatif 75a. De même, le second barillet 20b forme, avec ses pistons 57b et sa culasse de distribution 21b, un second corps de pompage 75b. L'ensemble de la pompe 2 est refermé axialement par des brides d'extrémité (non représentées) seπant axialement les blocs-cylindres 7a, 7b du carter et les flasques de fermeture 22a, 22b les uns aux autres.
L'entraînement de la pompe 2 est effectué à partir de l'arbre d'entraînement 15 lui-même accouplé au moteur 4. L'arbre d'entraînement 15 est guidé en rotation par rapport au carter 5 par des paliers ou roulements des flasques de fermeture 22a, 22b ou des brides d'extrémité. Cet arbre d'entraînement 15 entraîne les deux flasques 19a, 19b d'équilibrage des efforts axiaux en rotation, et ces derniers entraînent en rotation les barillets 20a, 20b par l'intermédiaire des bagues 47a, 47b de liaison refermant les cylindres 23 a, 23b. En outre, le goujon 43 lié par une rotule 45 au plateau de commande 11 entraîne ce plateau de commande 11 en rotation.
Le plateau de commande 11 incliné astreint les extrémités des pistons 27a du premier barillet 20a à se déplacer au cours de la rotation dans un plan, dit plan de commande 70a, incliné selon un angle d'inclinaison αl=α par rapport à l'axe principal 8. De même, le plateau de commande 11 incliné astreint les extrémités des pistons 27b du second barillet 20b à se déplacer au cours de la rotation dans un plan, dit second plan de commande 70b, incliné selon un angle d'inclinaison α2=α par rapport à l'axe principal 8. De la sorte, lorsque le plateau de commande 11 est entraîné en rotation, les pistons 27a, 27b sont entraînés dans les cylindres 23 a, 23b en translations alternatives.
Les deux flasques 19a, 19b avec les bagues de liaison 47a, 47b, les goujons 43, le plateau incliné 11 avec ses liaisons articulées 31 et la liaison rotule 16 à l'arbre 15 constituent un équipage de liaison mécanique 76 interposé entre les deux corps de pompage 75 a, 75b, et cet équipage de liaison 76 est adapté pour :
. solidariser le premier barillet 20a et le second barillet 20b par rapport à l'axe principal 8 de façon que chaque cylindre 23a du premier barillet 20a soit et reste toujours axialement au moins sensiblement en regard d'un même cylindre 23b du second barillet 20b, entraîner les pistons 27a, 27b de chaque barillet 20a, 20b en translations alternatives dans les cylindres 23a, 23b à partir du mouvement de rotation de l'arbre d'entraînement 15, et relier axialement dans leurs mouvements les pistons 27a, 27b des barillets 20a, 20b de telle sorte que les pistons 27a, 27b engagés dans les cylindres 23a, 23b en regard des deux barillets 20a, 20b se déplacent axialement dans le même sens, l'un 27a, 27b d'entre eux refoulant le liquide hors de son cylindre tandis que l'autre 27b, 27a aspire du liquide dans son cylindre,
. transmettre les efforts axiaux entre les pistons 27a, 27b d'un barillet 20a, 20b à l'autre,
. imposer une cylindrée de valeur fixe dans chaque cylindre 23a, 23b de chaque barillet 20a, 20b, le premier corps de pompage 75a ayant une cylindrée totale fixe Cl supérieure à la cylindrée totale fixe C2 du second corps de pompage 75b de sorte que le rapport C1/C2 de ces cylindrées, et le rapport des débits Q1R/Q2A sont des valeurs fixes, non réglables et invariables au cours du temps, prédéterminées par construction.
La cylindrée de chaque cylindre 23a, 23b est fixe à raison du fait que l'angle d'inclinaison de plans de commande définis par le plateau incliné 11 (qui détermine la course des pistons 27a, 27b), ainsi que la section efficace des cylindres 23a, 23b, sont des valeurs fixes.
La section efficace SI des pistons 27a du premier barillet 20a qui est la même pour tous ces pistons 27a et détermine la cylindrée totale Cl du premier barillet 20a (avec l'angle d'inclinaison αl du premier plan de commande 70a et le nombre N de pistons 27a) est plus grande que la section efficace S2 des pistons 27b du deuxième barillet 20b qui est aussi la même pour tous les pistons 27b et détermine la cylindrée C2 du second barillet 20b (avec l'angle d'inclinaison α2 du second plan de commande 70b et le nombre N de pistons 27b). Lors du refoulement d'un piston 27a du premier barillet 20a, le piston 27b du second barillet 20b qui est en regard axialement avec ce piston 27a est en phase d'aspiration, et la pression du liquide contenu dans sa chambre de pompage 28b du second barillet 20b exerce, par l'intermédiaire de l'équipage de liaison 76, une poussée assistant le déplacement du piston 27a du premier barillet 20a dans sa phase de refoulement. Réciproquement lors du refoulement d'un piston 27b du second barillet 20b, le piston 27a en regard du premier barillet 20b est en phase d'aspiration et la pression du liquide sous sa chambre de pompage 28a exerce, par l'intermédiaire de l'équipage de liaison 76, une poussée assistant le déplacement du piston 27b dans sa phase de refoulement.
L'orifice de refoulement 61a du flasque de fermeture 22a coπespondant au premier barillet 20a est relié par une conduite 62 à l'entrée haute pression 63 de la chambre 1 de traitement. La sortie haute pression 64 de la chambre de traitement 1 est reliée par une conduite 69 à l'orifice d'aspiration 60b du flasque de fermeture 22b du second barillet 20b. Ainsi, le débit Q2A de liquide aspiré par les cylindres 23b du second barillet 20b provient intégralement du débit QIR de liquide refoulé par les cylindres 23a du premier barillet 20a. Ces débits sont dans un rapport Q1R/Q2A fixe prédéterminé supérieur à 1 et, de préférence, inférieur à 2, et proportionnel à C1/C2, soit à S1/S2. La différence entre ces débits Q1R-Q2A coπespond au débit QS non nul en composition liquide épurée (eau douce potable) fourni à la sortie basse pression 65 de la chambre de traitement 1. S1/S2 étant prédéterminé, le rapport QS/Q1R ou QS/Q2A, c'est-à-dire le rapport du débit de liquide épuré fourni sur le débit de liquide traversant la membrane d'osmose inverse sous haute pression est constant quel que soit le régime de la pompe et son mode de fonctionnement. On assure ainsi en permanence un balayage approprié de la membrane d'osmose inverse. Il est à noter en effet que QS/Q2A=Q1R/Q2A -1.
La pompe 2 imposant par construction le rapport des débits Q1R/Q2A, et la valeur de QIR étant fixée par la vitesse de rotation de l'arbre d'entraînement 15, la valeur du débit QS du liquide épuré ne dépend aussi que de cette vitesse de rotation. Comme on le voit figure 5, la pression du liquide fourni par la pompe 2 s'établit alors automatiquement à la valeur appropriée Pn supérieure à la pression osmotique Po permettant de fournir le débit QS, et ce sans aucun réglage. Une soupape de sécurité 78 est placée sur une conduite 79 reliée à la conduite 62 provenant de l'orifice de refoulement 61a du premier corps de pompage 75 a de façon à empêcher toute surpression intempestive dans cette conduite 62 et dans la chambre de traitement 1 en cas de blocage partiel ou total dans le circuit 3. La sortie de cette soupape 78 peut être reliée à la conduite aboutissant à l'orifice d'aspiration 60a du premier corps de pompage 75a afin d'éviter tout rejet vers l'extérieur, comme représenté figure 1. Par ailleurs, dans une variante de l'invention représentée figure 2 particulièrement adaptée au traitement d'une composition liquide à partir d'une source de capacité limitée (par exemple un puits artésien), la culasse de distribution 21b du second barillet 20b comprend une cloison de séparation 66 (en pointillés figure 8) séparant deux lumières de refoulement 59'b, 59"b dont l'une, dite lumière de recyclage 59'b, est reliée par une conduite 67 du circuit 3 à l'orifice d'aspiration 60a du flasque 22a du premier barillet 20a. Le flasque de fermeture 22b comprend deux orifices de refoulement 61'b, 61 "b communiquant respectivement avec chaque lumière de refoulement 59'b, 59"b. De la sorte, une partie Q2R' du débit Q2R de liquide refoulé par le second barillet 20b issue de la lumière de refoulement 59'b est recyclée pour être aspirée par les cylindres 23a du premier barillet 20a. L'autre partie Q2R" du débit Q2R issue de la deuxième lumière de refoulement 59"b, dite lumière de rejet 59"b, est rejetée en tant qu'effluent à l'extérieur. Pour un même débit QIR refoulé par les cylindres 23a du premier barillet 20a, le débit Q1P prélevé par la pompe sur la source de composition liquide à traiter est minimisé. En effet, le débit QIA aspiré par les cylindres 23a du premier barillet 20a est égal à la somme du débit Q1P prélevé sur la source et du débit Q2R' recyclé à partir du refoulement du second barillet 20b.
Ce recyclage a pour conséquence d'augmenter la concentration de la composition circulant au contact de la membrane d'osmose inverse. Néanmoins, il suffit de choisir des dimensions relatives appropriées entre la lumière de recyclage 59'b et la lumière de rejet 59"b pour que cette concentration reste dans des valeurs acceptables. De préférence, la lumière de recyclage 59'b par laquelle le débit Q2R' est recyclé est plus petite que la lumière de rejet 59"b par laquelle le débit Q2R" est rejeté. Par exemple, la section de la lumière de recyclage 59'b est comprise entre 30% à 50% -notamment de l'ordre de 40%- de celle de la section de la lumière de rejet 59"b. EXEMPLE :
Une pompe selon l'invention conforme aux figures 1 et 3 a été réalisée avec les dimensions suivantes :
- diamètre des pistons 27a du premier barillet 20a : 12mm, soit S 1=113mm2,
- diamètre des pistons 27b du second barillet 20b : 11,3mm, soit S2=100,3mm2 et Sl/S2=l,13,
- angle d'inclinaison α=15°,
- nombre N de cylindres par barillet : 7 En entraînant la pompe 2 avec un moteur 4 à une vitesse de rotation de 1500 trs/min (157rd/s), le débit d'eau de balayage Q2A est de 1130 ilh, le débit d'eau douce produit est de 100 ilh, et la consommation électrique est de 320 W.
Une pompe selon l'invention peut faire l'objet de diverses variantes par rapport aux modes de réalisation décrits et représentés sur les figures.
Par exemple, la différence des cylindrées Cl, C2 peut être obtenue par des inclinaisons différentes αl≠α2 de deux plans de commande différents du plateau 11, ce qui permet alors d'utiliser des barillets et des pistons identiques (de mêmes sections S1=S2).

Claims

REVENDICATIONS Il - Pompe volumétrique comprenant :
- un arbre (15) d'entraînement monté rotatif autour d'un axe fixe, dit axe principal (8), et adapté pour être accouplé à un dispositif moteur (4), apte à l'entraîner en rotation autour de l'axe principal (8),
- deux corps de pompage (75a, 75b) volumétriques rotatifs alignés axialement, entraînés par l'arbre (15) d'entraînement, et comprenant chacun au moins un orifice d'aspiration (60a, 60b) et au moins un orifice de refoulement (61a, 61b), l'orifice d'aspiration (60b) de l'un (75b) des deux corps de pompage, dit second corps de pompage (75b), étant relié par un circuit externe d'aspiration refoulement (3) à l'orifice de refoulement (61a) de l'autre corps de pompage, dit premier corps de pompage (75a), de sorte que le débit Q2A de liquide aspiré par le second corps de pompage (75b) provient intégralement du débit QIR de liquide refoulé par le premier barillet corps de pompage (75a), ces débits étant à chaque instant dans un rapport Q1R/Q2A proportionnel au rapport des cylindrées C1/C2 définies, à cet instant, par les deux corps de pompage (75a, 75b), caractérisée en ce que chacun des corps de pompage (75a, 75b) comprend un barillet (20a, 20b) centré sur l'axe principal (8), et qui comporte une pluralité de N cylindres (23a, 23b) répartis autour de l'axe principal (8), recevant chacun un piston de pompage (27a, 27b) coulissant selon un axe (24a, 24b) au moins sensiblement parallèle à l'axe principal (8), les deux barillets (20a, 20b) comprenant un même nombre N de cylindres (23a, 23b), et en ce qu'elle comprend un équipage de liaison mécanique (76) interposé entre les deux corps de pompage (75a, 75b), et comprenant au moins un plateau (11) incliné par rapport à l'axe principal (8) selon un angle d'inclinaison de valeur fixe, prédéterminée, non réglable, et invariable au cours du temps, cet équipage de liaison (76) étant en outre adapté pour :
. solidariser le barillet, dit premier barillet (20a), du premier corps de pompage (75a) et le barillet, dit second barillet (20b), du second corps de pompage (75b), par rapport à l'axe principal (8), de façon que chaque cylindre (23 a) du premier barillet (20a) soit axialement au moins sensiblement en regard d'un cylindre (23b) du second barillet (20b), entraîner les pistons (27a, 27b) de chaque barillet (20a, 20b) en translations dans les cylindres (23a, 23b) à partir du mouvement de rotation de l'arbre d'entraînement (15), et relier axialement dans leurs mouvements les pistons des barillets (20a, 20b) de telle sorte que les pistons (27a, 27b) engagés dans chacune des paires de cylindres (23 a, 23b) appartenant l'un au premier barillet (20a) et l'autre au second barillet (20b) et qui sont axialement au moins sensiblement en regard, se déplacent axialement dans le même sens, l'un d'entre eux refoulant le liquide hors de son cylindre tandis que l'autre aspire du liquide dans son cylindre, . transmettre les efforts axiaux entre les pistons (27a,
27b) d'un barillet (20a, 20b) à l'autre,
. imposer une cylindrée de valeur fixe dans chaque cylindre (23a, 23b) de chaque barillet (20a, 20b), le premier corps de pompage (75a) ayant une cylindrée totale fixe Cl supérieure à la cylindrée totale fixe C2 du second corps de pompage (75b) de sorte que le rapport C1/C2 de ces cylindrées, et le rapport des débits Q1R/Q2A sont des valeurs fixes, non réglables, et invariables au cours du temps, prédéterminées par construction.
2/ - Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que : . chaque barillet (20a, 20b) est monté rotatif autour de l'axe principal (8), l'équipage de liaison (76) étant adapté pour entraîner les barillets (20a, 20b) en rotation synchrone à partir du mouvement de rotation de l'arbre (15) d'entraînement,
. chaque plateau incliné (11) de l'équipage de liaison (76) est centré sur l'axe principal (8), monté rotatif par rapport au carter (5) et entraîné en rotation à partir du mouvement de l'arbre d'entraînement (15), les pistons (27a, 27b) étant reliés, par une de leur extrémité, solidaires en translations axiales de ce(ces) plateau(x) (11) qui est(sont) adapté(s) pour imposer aux extrémités des pistons (27a) du premier barillet (20a) de se déplacer au cours de la rotation dans un plan, dit premier plan de commande, incliné d'un angle d'inclinaison (αl) par rapport à un plan (30) radial à l'axe principal (8) et pour imposer aux extrémités des pistons (27b) du second barillet (20b) de se déplacer au cours de la rotation dans un plan, dit second plan de commande, incliné d'un angle d'inclinaison (α2) par rapport à un plan (30) radial à l'axe principal (8).
3/ - Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les pistons (27a) du premier barillet (20a) définissent tous une même cylindrée unitaire de chaque cylindre (23a) proportionnelle au produit Slxαl de l'aire de la section efficace SI de ces pistons (27a) et de l'angle d'inclinaison αl du premier plan de commande du plateau incliné (11) auquel ils sont reliés, en ce que les pistons (27b) du second barillet (20b) définissent tous une même cylindrée unitaire de chaque cylindre (23b) proportionnelle au produit S2xα2 de l'aire de la section efficace S2 de ces pistons (27b) et de l'angle d'inclinaison α2 du second plan de commande du plateau incliné (11) auquel ils sont reliés, et en ce que le rapport Slxαl/S2xα2 est égal à une valeur supérieure à 1, fixe, non réglable, invariable au cours du temps, prédéterminée par construction, identique pour tous les pistons (27a, 27b) des barillets (20a, 20b). 4/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'équipage de liaison (76) comprend un seul et même plateau (11) incliné d'un même angle d'inclinaison α=αl=α2 par rapport à l'axe principal (8), de valeur fixe, non réglable, et invariable au cours du temps, ce plateau incliné (11) étant guidé et entraîné en rotation autour d'un axe fixe (17) incliné de l'angle α par rapport à l'axe principal (8).
5/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le rapport des cylindrées C1/C2 des corps de pompage (75a, 75b) est compris entre 10/9,5 et 10/7.
6/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un carter (5) rigide commun logeant les deux corps de pompage (75a, 75b), l'arbre (15) d'entraînement étant monté rotatif par rapport au carter (5) et débouchant à l'extérieur du carter (5) pour pouvoir être accouplé à un dispositif moteur (4).
7/ - Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux barillets (20a, 20b) et le(les) plateau(x) incliné(s) (11) sont guidés en rotation autour de l'axe principal (8) par rapport au carter (5), et ce que chaque corps de pompage (75a, 75b) comprend une culasse de distribution (21a, 21b) montée fixe par rapport au carter (5).
8/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que chaque corps de pompage (75a, 75b) comprend des moyens de distribution, dits premiers (21a, 22a) et, respectivement, seconds (21b, 22b) moyens de distribution, comprenant une culasse de distribution (21a, 21b) fixe présentant une face (57a, 57b), symétrique de révolution autour de l'axe principal (8), de contact avec une face (56a, 56b) d'extrémité, de forme conjuguée, du barillet coπespondant (20a, 20b), au moins une lumière d'aspiration (58a, 58b) et au moins une lumière de refoulement (59a, 59b), toutes deux en forme générale de haricot, séparées l'une de l'autre et disposées de façon qu'une extrémité axiale (26a, 26b) de chaque cylindre (23a, 23b) du barillet coπespondant (20a, 20b) puisse venir en regard de ces lumières (58a, 58b, 59a, 59b) en étant en communication avec la lumière d'aspiration (58a, 58b) lorsque le piston (27a, 27b) coπespondant se déplace en s'éloignant de la culasse de distribution (21a, 21b) et avec la lumière de refoulement (59a, 59b) lorsque le piston (27a, 27b) coπespondant se déplace en se rapprochant de la culasse de distribution (21a, 21b).
9/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que chaque cylindre (23a), (23b) de chaque barillet (20a, 20b) présente :
. un axe (24a) au moins sensiblement parallèle à l'axe principal (8),
. une première extrémité axiale (25 a) présentant une ouverture orientée vers l'équipage de liaison, un piston (27a) étant engagé dans cette ouverture, ce piston (27a) étant adapté pour coulisser axialement dans le cylindre (23a) en y délimitant une chambre de pompage (28a), avec une section efficace SI, S2,
. à l'opposé de la première extrémité axiale (25a), une seconde extrémité axiale (26a) débouchant dans des moyens (21a, 22a) de distribution en communication avec le circuit externe d'aspiration/refoulement (3). 10/ - Pompe selon les revendications 8 et 9, caractérisée en ce que la première extrémité axiale (25a, 25b) de chaque cylindre (23a, 23b) du premier barillet (20a) et du second barillet (20b) comprend un évasement radial (39a, 39b) définissant une surface annulaire radiale (42a, 42b) au contact de laquelle la pression du liquide exerce une force tendant à appliquer le barillet (20a, 20b) axialement vers la culasse de distribution (21a, 21b).
11/ - Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'évasement (39a, 39b) renferme des moyens (41a, 41b, 42a, 42b) assurant l'étanchéité radiale entre le piston (27a, 27b) et le cylindre (23a, 23b). 12/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend, entre le premier barillet (20a) et le plateau incliné (1 1) de l'équipage de liaison (76) auquel ses pistons (27a) sont associés, un premier flasque (19a) d'équilibrage des efforts axiaux, et entre le second barillet (20b) et le plateau incliné (11) de l'équipage de liaison (76) auquel ses pistons (27b) sont associés, un second flasque (19b) d'équilibrage des efforts axiaux, ces premier (19a) et second (19b) flasques étant reliés axialement l'un à l'autre et rendus solidaires l'un de l'autre par une pluralité de goujons de liaison (43) répartis autour de l'axe principal (8) traversant librement des lumières (44) ménagées à travers la(les) plateau (x) incliné(s) (11). 13/ - Pompe selon la revendication 12, caractérisée en ce que chacun des flasques (19a, 19b) est accouplé solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement (15), et est accouplé au barillet (20a, 20b) coπespondant pour l'entraîner en rotation.
14/ - Pompe selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisée en ce qu'un ressort de compression (54a, 54b) est interposé entre chaque flasque (19a, 19b) et une portée radiale (55a, 55b) du barillet (20a, 20b) coπespondant, le ressort (54a, 54b) étant adapté pour appliquer le barillet (20a, 20b) contre la culasse de distribution (21a, 21b) coπespondante avec une précontrainte prédéterminée. 15/ - Pompe selon la revendication 10 et l'une des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que l'évasement (39a, 39b) de la première extrémité axiale (25a, 25b) de chaque cylindre (23a, 23b) est refermé par une bague annulaire (47a, 47b) engagée dans l'évasement (39a. 39b) et solidaire du flasque (19a, 19b) d'équilibrage des efforts axiaux coπespondant.
16/ - Pompe selon la revendication 15, caractérisée en ce que la bague (47a, 47b) est d'un côté partiellement engagée dans l'évasement (39a, 39b), et de l'autre côté, partiellement engagée dans un logement cylindrique (48a, 48b) dudit flasque (19a, 19b).
17/ - Pompe selon la revendication 11 et l'une des revendications 15 ou 16, caractérisée en ce que les moyens (40a, 40b, 41a, 41b) assurant l'étanchéité radiale entre le piston (27a, 27b) et le cylindre (23a, 23b) viennent en butée axialement contre la bague (47a, 47b).
18/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisée en ce que le second corps de pompage comprend des moyens (21b, 22b) de distribution comportant deux sorties de refoulement (61 TJ, 61"b) séparées l'une de l'autre, dont l'une (59'b) est reliée par le circuit externe d'aspiration refoulement (3) à une entrée d'aspiration (60a) des moyens (21a, 22a) de distribution du premier corps de pompage, une partie Q2R' du débit Q2R de liquide refoulé par les cylindres (23b) du second barillet (20b) étant recyclée pour être aspirée par les cylindres (23a) du premier barillet (20a), de sorte que pour un même débit QIR refoulé par les cylindres (23a) du premier barillet (20a), le débit Q1P prélevé par la pompe est minimisé.
19/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que les axes (24a, 24b) des cylindres (23 a, 23b) du premier barillet (20a) et du second barillet (20b) sont strictement parallèles à l'axe principal (8), et en ce que chaque cylindre (23a) du premier barillet (20a) est coaxial avec un cylindre (23b) axialement en regard du second barillet (20b).
20/ - Pompe selon les revendications 4 et 19, caractérisée en ce que les deux pistons (27a, 27b) de chaque paire de cylindres (23 a, 23b) axialement en regard sont associés au plateau incliné (11) par une même liaison articulée (31) autorisant les déplacements radiaux des pistons (27a, 27b) par rapport au plateau incliné (11), mais solidarisant les pistons (27a, 27b) et le plateau incliné (11) en rotation autour de l'axe principal (8). 21/ - Pompe selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisée en ce qu'elle comprend un nombre N de cylindres (23a, 23b) de chaque barillet (20a, 20b) qui est impair.
22/ - Dispositif de traitement d'une composition liquide -notamment d'épuration d'eau pour l'obtention d'eau douce potable à partir d'eau de mer ou d'eau non potable- comprenant une chambre de traitement (1) à membrane d'osmose inverse, caractérisé en ce qu'il comprend :
- une pompe rotative (1) selon l'une des revendications 1 à 21, - une chambre de traitement (1) incorporée au circuit externe d' aspiration/refoulement (3) présentant une entrée de liquide à haute pression (63) reliée à la sortie de refoulement (61a) des premiers moyens (21a, 22a) de distribution, une sortie de liquide à haute pression (64) reliée à l'entrée d'aspiration (60b) des seconds moyens (21b, 22b) de distribution, et une sortie de liquide épuré sous basse pression (65).
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