WO2002070896A1 - Continuous-flow fluid dosing device - Google Patents

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WO2002070896A1
WO2002070896A1 PCT/BE2002/000023 BE0200023W WO02070896A1 WO 2002070896 A1 WO2002070896 A1 WO 2002070896A1 BE 0200023 W BE0200023 W BE 0200023W WO 02070896 A1 WO02070896 A1 WO 02070896A1
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WO
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flow
positive displacement
displacement pump
pump
metering
Prior art date
Application number
PCT/BE2002/000023
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French (fr)
Inventor
François-Mathieu Winandy
Original Assignee
Cofido S.A.
Fmsw Consulting S.P.R.L.
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/005Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons
    • F04B11/0058Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons with piston speed control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/005Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons
    • F04B11/0075Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons connected in series
    • F04B11/0083Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons connected in series the pistons having different cross-sections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00Pumping installations or systems
    • F04B23/04Combinations of two or more pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00Fluid parameters
    • F04B2205/05Pressure after the pump outlet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00Fluid parameters
    • F04B2205/09Flow through the pump

Definitions

  • the present invention relates to a dosing device for liquids in continuous flow in a wide flow range and in particular to a device for compensating for metering irregularities encountered on these devices.
  • a conventional positive displacement pump is generally dimensioned as a function of the maximum flow rate that it will have to supply in an installation. This flow is called nominal flow. If the flow required by the installation is lower than the maximum flow of the pump, it is necessary to operate this pump discontinuously or at reduced speed.
  • Kiwao Seki also offers in patent application EP-A2-0303220 a method of regulation for the pulse motor of such a configuration. Furthermore, it offers a second configuration with two motors and ball valves having the drawback of the lack of tightness. This system is equipped with a whole series of detectors such as piston position detectors or limit switches. This system is again very complex and can only be envisaged for laboratory applications.
  • the present invention aims to provide a device capable of compensating for metering irregularities encountered in many pumping systems to allow metering of liquids in a very wide flow range without significant losses in the relative metering accuracy. This is how the present invention sets itself the objective of replacing the 20 to 30 pumps currently required to cover a flow rate of 0.1 to 2000 liters / hour by 2 to 4 pumps provided with the device according to
  • the present invention aims to provide a flow compensation device for a positive displacement pump 2 of a metering device, comprising a first 4 and a second actuating means 18 , characterized in that said second means 18 comprises a variable volume chamber 14 connected downstream of said positive displacement pump and in series therewith, said first 4 and second actuating means 18 being independent and controlled by a mechanical or electronic regulator 20 which can be connected to a pressure sensor and / or flow 22 which controls the actuation of the positive displacement pump 2 and the variable volume chamber 14 in such a way that the flow thereof is in phase opposition with the irregularities of the dosing curve of the pump volumetric 2 using a time shift E such that the fluid is delivered in a continuous flow at the outlet of said device.
  • a key element of the present invention shows that the flow rate of said device can be ensured in a ratio of 1/200, and even up to 1/2000 compared to the nominal flow rate without significant loss of relative precision on the dosage of the liquid.
  • the positive displacement pump 2 is a piston or diaphragm pump with sealed inlet 8 and outlet 10 valves of the membrane type or ball valve while the volume chamber variable 14 is not fitted with an outlet valve.
  • the positive displacement pump 2 is a peristaltic pump or a sparrow pump.
  • the positive displacement pump 2 and the rest of the device may or may not form two separate entities.
  • the invention shows the use of the device according to any one of the preceding claims for the continuous flow metering of liquids in flow ranges up to 1/2000 of the flow nominal without significant loss of relative metering accuracy.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a metering and compensation device according to the invention.
  • Figure 2 is an operating diagram of the invention in the case of a piston pump.
  • Figure 3 shows the operating diagrams of the invention in the case of various other positive displacement pumps.
  • the object of the invention is a continuous flow fluid metering device comprising a positive displacement pump, provided with an actuating means, an inlet valve and a an outlet valve, in which a variable volume chamber provided with a second actuation means is connected downstream of the positive displacement pump and in series with it, the first and second actuation means being controlled by a regulator electronic or mechanical that can be connected to a pressure or flow sensor controlling the actuation of the positive displacement pump and the variable volume chamber with offset of suction and discharge phase, generating a time offset E such that the liquid is debited in a continuous flow.
  • time shift E as shown in Figure 2, we mean the crossing sequence allowing 'to make the relative dosing error negligible, when one of the pistons reaches a critical point such as a neutral point for example.
  • This system can find its application in positive displacement piston or diaphragm pumps, or with a peristaltic pump or a sparrow pump. It allows the flow range of the same pump to be very broadly widened while making no concessions on the relative dosing precision.
  • the positive displacement pump and the rest of the device can form two separate entities or be in the same entity according to the preferred embodiment.
  • 3 pumps fitted with the device according to the present invention will cover a flow range ranging for the first from 0.1 to 20 1 / h approximately, for the second from 10 to 200 1 / h approximately and for the third from 100 to 2000 1 / h. It is obvious that we are talking here about nominal flow requiring an operation of 10 to 100% of each of the values determined within the ranges mentioned above. These values are given by way of example and can in no way be regarded as restrictive for the present invention.
  • Figure 1 shows, schematically, a positive displacement pump 2, shown here as a piston pump, provided with an actuating means 4, a piston 6, inlet valves 8 and outlet 10, and a chamber 12. Downstream of the pump 2 is disposed a variable volume chamber 14, provided with a piston 16 set in motion by a second actuating means 18.
  • the first and the second actuating means 4, 18 are independent and are controlled by an electrical or mechanical regulator.
  • the pump 2 having sucked fluid through the inlet valve 8, the volume of its chamber 12 is filled to the maximum.
  • the actuating means 4 of the pump 2 forces the piston 6 to start its inward stroke.
  • the valve 10 opens and the fluid begins to flow in the outlet circuit.
  • the regulator 20 controls the second actuating means 18 to withdraw the piston 16 from the volumetric chamber 14. Part of the fluid delivered by the pump 2 is therefore temporarily stored in the chamber 14.
  • the regulator 20 controls the second actuating means 18 to initiate the re-entrant stroke of the piston 16 of the volumetric chamber 14.
  • the valve 10 closes and the pump 2 can start a filling cycle while the volumetric chamber continues to ensure a constant fluid flow in the outlet circuit.
  • the presence of the regulator 20 makes it possible to remove any irregularity in the flow curve, in particular by anticipating E of the top and bottom dead centers in the travel of the two pistons which allows a considerable widening of the flow range which can be provided by the same pump, which is the main objective of the present invention.
  • a first advantage is that it is possible to increase the ratio of the effective / nominal flow rate of the pump by one to two orders of magnitude (1/200 to 1/2000) while keeping the same continuity and above all the same precision. relative dosage.
  • FIG. 1 a monobloc device, it is perfectly possible to dissociate the positive displacement pump 2 from the rest of the device, which means that one can put on the market conversion “kits” adaptable to all types of standard positive displacement pumps.
  • This conversion kit can be adapted to a wide variety of positive displacement pumps of various types: rotary pumps, eccentric rotor pumps, sparrow pumps
  • the pump .2 is driven by a symmetrical movement, we can set a volume ratio of 2/1 for the two chambers 12 and 14. However, we can provide an asymmetrical movement (faster movement of the piston to the 'suction), which allows the volume of chamber 14 to be reduced accordingly.
  • Another decisive advantage of the device of the invention is that it is possible to work at low flow rates with a pump whose volume of the chamber is comparable to that of a pump with a higher flow rate and that there is therefore no need to fear the known problem of degassing of the transported fluid.
  • the device comprises a limited number of parts in contact with the transported fluid and that consequently the risks of malfunction, fouling and reciprocal pollution are reduced accordingly.
  • Fig. 3 illustrates other intended applications of the device of the invention.
  • This figure shows the flow curves of various cyclic flow pumps.
  • the suction and discharge phases of the variable volume chamber are here in opposition to the irregularities of the metering curve of these different positive displacement pumps.
  • Curve K is that of a diaphragm pump with magnetic impulse
  • curve L is a piston and diaphragm pump with mechanical connecting rod-crank drive
  • curve M is that of a tube pump (or peristaltic pump)
  • curve N is that of a Moineau pump.
  • the hatched areas represent the flow compensations made by the volumetric chamber 14.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a flow compensation device for a positive-displacement pump (2) of a dosing device, comprising a first (4) and a second actuation means (18), in which the second actuation means (18) comprises a variable-volume chamber (14) which is connected downstream of said positive-displacement pump and in series with the latter. The first (4) and second actuation means (18) are independent and controlled by a mechanical or electronic regulator (20). Said regulator is connected to a pressure and/or flow sensor (22) that controls the operation of the positive-displacement pump (2) and of the variable-volume chamber (14) so that the flow of the latter is in opposite phase to the irregularities in the dosing curve of the positive-displacement pump (2) using a time delay (E). In this way, the fluid is delivered in a continuous flow at the outlet of said device with a view to increasing the flow-rate range of the pump.

Description

DISPOSITIF DE DOSAGE DE FLUIDE A FLUX CONTINU CONTINUOUS FLOW FLUID DOSING DEVICE
Objet de l'inventionSubject of the invention
[0001] La présente invention se rapporte à un dispositif de dosage de liquides à flux continu dans une large plage de débit et en particulier à un dispositif de compensation des irrégularités de dosage rencontrées sur ces dispositifs.The present invention relates to a dosing device for liquids in continuous flow in a wide flow range and in particular to a device for compensating for metering irregularities encountered on these devices.
Arrière plan technologique et état de la techniqueTechnological background and state of the art
[0002] Une pompe volumétrique classique est généralement dimensionnée en fonction du débit maximum qu'elle sera amenée à fournir dans une installation. Ce débit est appelé débit nominal. Si le débit exigé par l'installation est inférieur au débit maximum de la pompe, il est nécessaire de faire fonctionner cette pompe de façon discontinue ou à vitesse diminuée.A conventional positive displacement pump is generally dimensioned as a function of the maximum flow rate that it will have to supply in an installation. This flow is called nominal flow. If the flow required by the installation is lower than the maximum flow of the pump, it is necessary to operate this pump discontinuously or at reduced speed.
[0003] Une telle solution n'est cependant pas applicable à toutes les installations, en particulier dans les installations de production chimiques, dans les installations de traitement ou dans les appareillages médicaux, où il est nécessaire de pouvoir doser de façon précise la quantité de fluide délivrée par unité de temps, sans hiatus. [0004] Le problème peut être résolu en choisissant une pompe travaillant à un régime calculé exactement sur celle exigée par l'installation, ce qui implique que les fabricants disposent d'une gamme de pompes d'une variété infinie, économiquement difficile à gérer. [0005] En outre, il est extrêmement rare qu'une installation travaille à un régime immuable : on doit donc obligatoirement concevoir des pompes dont le débit puisse être modulé dans une plage très large d'utilisation. [0006] On peut jouer sur la fréquence des cycles de la pompe volumétrique ou sur sa vitesse de rotation. Dans le cas d'une pompe à piston, on -peut limiter la course du piston. [0007] On se heurte toutefois à une limite technique dès que l'on essaie de passer en dessous de la barrière de environ 20% de la valeur du débit nominal : problèmes de précision, frottements, de jeu relativement important dans le mécanisme de va-et-vient, de désamorçage, de dégazage du fluide, de fuites internes relativement importantes dans le cas des pompes à rotor excentré, etc.Such a solution is however not applicable to all installations, in particular in chemical production installations, in treatment installations or in medical equipment, where it is necessary to be able to precisely dose the quantity of fluid delivered per unit of time, without hiatus. The problem can be solved by choosing a pump working at a speed calculated exactly on that required by the installation, which implies that manufacturers have a range of pumps of infinite variety, economically difficult to manage. In addition, it is extremely rare that an installation works at an unchanging regime: it is therefore mandatory to design pumps whose flow rate can be modulated over a very wide range of use. We can play on the frequency of the volumetric pump cycles or on its rotation speed. In the case of a piston pump, the stroke of the piston can be limited. However, we come up against a technical limit as soon as we try to pass below the barrier of about 20% of the value of the nominal flow rate: problems of precision, friction, relatively large clearance in the mechanism of va back and forth, defusing, degassing of the fluid, relatively large internal leaks in the case of eccentric rotor pumps, etc.
[0008] Un autre problème lié à l'usage des pompes volumétriques résulte de l'existence de temps morts lorsqu'on passe d'une phase d'aspiration à une phase de refoulement et vice-versa dans le cas des pompes à piston/membrane, et de manière générale lorsque interviennent les enchaînements des phases successives de dosage. Ce phénomène ne peut être que partiellement masqué en utilisant des pompes disposées en parallèle avec alternance de phases : quel que soit le nombre de pompes utilisées, il se produit invariablement des à-coups dans la courbe de débit. Outre son coût, cette solution entraîne notamment une multiplication du nombre de valves mises en jeu et donc un accroissement important des sources de pannes possibles. [0009] Pour couvrir une plage de débit allant de 0.1 litre/heure à 2000 litres/heure, on est actuellement obligé d'utiliser 20 à 30 pompes différentes.Another problem linked to the use of positive displacement pumps results from the existence of dead times when going from a suction phase to a delivery phase and vice versa in the case of piston pumps / membrane, and generally when the sequences of successive dosing phases occur. This phenomenon can only be partially masked by using pumps arranged in parallel with alternating phases: whatever the number of pumps used, there are invariably jolts in the flow curve. In addition to its cost, this solution notably leads to an increase in the number of valves involved and therefore a significant increase in the sources of possible breakdowns. To cover a flow range from 0.1 liter / hour to 2000 liters / hour, we are currently forced to use 20 to 30 different pumps.
[0010] Le document US-P 4,810,168 divulgue un système de dosage à faible pulsation comprenant deux pistons en opposition de phase ou simplement déphasés, actionnés par un arbre à cames et un moteur à pulsion. Dans ce document on essaye de réduire au maximum les pulsations en agissant sur le déphasage des cames et en régulant les pulsations du moteur. L'inconvénient de ce système est de fonctionner selon une relation de phase fixe et prédéterminée qui doit être optimisée pour un débit donné. Ceci atténue les irrégularités de dosage sans pour autant les faire disparaître complètement . Les deux cames sont d'ailleurs reliées entre elles par un arbre qui est lui- même mu par un seul moteur. La relation de phase prédéterminée rend impossible le fonctionnement optimalisé dans une plage de débit suffisamment large pour des applications industrielles. La précision relative du dosage ne peut donc pas être maintenue sur toute la plage de fonctionnement .Document US-P 4,810,168 discloses a low pulsation metering system comprising two pistons in phase opposition or simply phase shifted, actuated by a camshaft and a drive motor. In this document, we try to minimize the pulsations by acting on the phase shift of the cams and by regulating the pulsations of the motor. The disadvantage of this system is that it operates according to a fixed and predetermined phase relationship which must be optimized for a given flow rate. This alleviates dosage irregularities without making them disappear completely. The two cams are moreover linked together by a shaft which is itself driven by a single motor. The predetermined phase relationship makes optimized operation impossible in a flow range wide enough for industrial applications. The relative precision of the dosage cannot therefore be maintained over the entire operating range.
[0011] Kiwao Seki propose d'ailleurs dans la demande de brevet EP-A2-0303220 une méthode de régulation pour le moteur à impulsion d'une telle configuration. Par ailleurs, il propose une seconde configuration avec deux moteurs et des clapets à billes présentant l'inconvénient du manque d' étanchéité. Ce système est équipé de toute une série de détecteurs comme des détecteurs de position des pistons ou des détecteurs de fin de course. Ce système est à nouveau très complexe et ne peut être envisagé que pour des applications de laboratoire.Kiwao Seki also offers in patent application EP-A2-0303220 a method of regulation for the pulse motor of such a configuration. Furthermore, it offers a second configuration with two motors and ball valves having the drawback of the lack of tightness. This system is equipped with a whole series of detectors such as piston position detectors or limit switches. This system is again very complex and can only be envisaged for laboratory applications.
[0012] Le document EP-A2-0367099 divulgue un système semblable avec une came circulaire décentrée par rapport à l'axe et une seconde came dont la forme dépend de la première et notamment de son désaxage . L'auteur de ce document établit une relation mathématique complexe déterminant la forme exacte de la deuxième came par rapport à la première établissant ainsi le déphasage exact entre les deux cames pour un débit donné. Ici la relation entre les deux cames reliées entre elles et mues à nouveau par un seul moteur est à nouveau fixe et présente donc le même type d'inconvénient que celui rencontré dans le document précédent . [0013] Abdel-Rahman Mahmoud propose dans EP-A1- 0471930A1 une méthode de compensation en temps réel de la compressibilité de fluides supercritiques pour des applications d'analyse chromatographiques en laboratoire. De telles régulations complexes sur des pompes à très faible débit et à très haute pression ne peuvent être pris en considération que pour des applications de très haute technicité dans un contexte de laboratoire et ne conviennent- pas pour des dosages de liquides dans les applications industrielles à large plage de débit.Document EP-A2-0367099 discloses a similar system with a circular cam offset from the axis and a second cam whose shape depends on the first and in particular on its offset. The author of this document establishes a complex mathematical relationship determining the exact shape of the second cam with respect to the first, thus establishing the exact phase difference between the two cams for a given flow rate. Here the relationship between the two cams connected together and moved again by a single motor is again fixed and therefore has the same type of drawback as that encountered in the previous document. Abdel-Rahman Mahmoud proposes in EP-A1- 0471930A1 a method of real-time compensation of the compressibility of supercritical fluids for chromatographic analysis applications in the laboratory. Such complex regulations on very low flow rate and very high pressure pumps can only be taken into account for very high technical applications in a laboratory context and are not suitable for dosing of liquids in industrial applications with wide flow range.
Buts de 1 ' inventionAims of the invention
[0014] La présente invention vise à fournir un dispositif capable de compenser les irrégularités de dosage rencontrées dans de nombreux systèmes de pompage pour permettre un dosage des liquides dans une très large plage de débit sans pertes significatives de la précision relative de dosage. [0015] C'est ainsi que la présente invention se fixe pour objectif de remplacer les 20 à 30 pompes nécessaires actuellement pour couvrir un débit de 0.1 à 2000 litres/heure par 2 à 4 pompes munis du dispositif selonThe present invention aims to provide a device capable of compensating for metering irregularities encountered in many pumping systems to allow metering of liquids in a very wide flow range without significant losses in the relative metering accuracy. This is how the present invention sets itself the objective of replacing the 20 to 30 pumps currently required to cover a flow rate of 0.1 to 2000 liters / hour by 2 to 4 pumps provided with the device according to
1 ' invention.1 invention.
Résumé et éléments caractéristiques de l'invention [0016] La présente invention se donne pour objectif de proposer un dispositif de compensation de débit pour une pompe volumétrique 2 d'un dispositif de dosage, comprenant un premier 4 et un second moyen d'actionnement 18, caractérisé en ce que ledit second moyen 18 comprend une chambre à volume variable 14 raccordée en aval de ladite pompe volumétrique et en série avec celle-ci, lesdits premier 4 et second moyen d'actionnement 18 étant indépendants et asservis par un régulateur mécanique ou électronique 20 pouvant être relié à un capteur de pression et/ou de débit 22 qui commande l'actionnement de la pompe volumétrique 2 et de la chambre à volume variable 14 de telle, façon que le débit de celle-ci soit en opposition de phase avec les irrégularités de la courbe de dosage de la pompe volumétrique 2 à l'aide d'un décalage temporel E tel que le fluide soit débité en un flux continu à la sortie dudit dispositif.Summary and characteristic elements of the invention The present invention aims to provide a flow compensation device for a positive displacement pump 2 of a metering device, comprising a first 4 and a second actuating means 18 , characterized in that said second means 18 comprises a variable volume chamber 14 connected downstream of said positive displacement pump and in series therewith, said first 4 and second actuating means 18 being independent and controlled by a mechanical or electronic regulator 20 which can be connected to a pressure sensor and / or flow 22 which controls the actuation of the positive displacement pump 2 and the variable volume chamber 14 in such a way that the flow thereof is in phase opposition with the irregularities of the dosing curve of the pump volumetric 2 using a time shift E such that the fluid is delivered in a continuous flow at the outlet of said device.
[0017] Un élément clé de la présente invention montre que le débit dudit dispositif peut être assuré dans un rapport de 1/200, et même jusqu'à 1/2000 par rapport au débit nominal sans perte significative de précision relative sur le dosage du liquide.A key element of the present invention shows that the flow rate of said device can be ensured in a ratio of 1/200, and even up to 1/2000 compared to the nominal flow rate without significant loss of relative precision on the dosage of the liquid.
[0018] Dans un mode d'exécution préféré de la présente invention la pompe volumétrique 2 est une pompe à piston ou à membrane avec soupapes d'entrée 8 et de sortie 10 étanches de type membrane ou vanne à boule alors que la chambre à volume variable 14 n'est pas muni d'une soupape de sortie. [0019] Dans un autre mode d'exécution préféré, la pompe volumétrique 2 est une pompe peristaltique ou encore une pompe Moineau.In a preferred embodiment of the present invention the positive displacement pump 2 is a piston or diaphragm pump with sealed inlet 8 and outlet 10 valves of the membrane type or ball valve while the volume chamber variable 14 is not fitted with an outlet valve. In another preferred embodiment, the positive displacement pump 2 is a peristaltic pump or a sparrow pump.
[0020] Un des avantages essentiels de la présente invention est que la pompe volumétrique 2 et le reste du dispositif peuvent former ou non deux entités distinctes. [0021] Enfin, l'invention montre l'utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes pour le dosage en flux continu des liquides dans des plages de débit allant jusqu'à 1/2000 du débit nominal sans pertes significatives de la précision relative de dosage .One of the essential advantages of the present invention is that the positive displacement pump 2 and the rest of the device may or may not form two separate entities. Finally, the invention shows the use of the device according to any one of the preceding claims for the continuous flow metering of liquids in flow ranges up to 1/2000 of the flow nominal without significant loss of relative metering accuracy.
[0022] D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description de modes de réalisation particuliers de l'invention qui sont illustrés dans les figures.Other features and advantages of the invention will emerge from the description of particular embodiments of the invention which are illustrated in the figures.
Brève description des figuresBrief description of the figures
[0023] - La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un dispositif de dosage et de compensation suivant 1 ' invention .- Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a metering and compensation device according to the invention.
[0024] La figure 2 est un diagramme de fonctionnement de l'invention dans le cas d'une pompe à piston. [0025] La figure 3 reprend les diagrammes de fonctionnement de l'invention dans le cas de diverses autres pompes volumétriques .Figure 2 is an operating diagram of the invention in the case of a piston pump. Figure 3 shows the operating diagrams of the invention in the case of various other positive displacement pumps.
Description détaillée de l'invention [0026] L'objet de l'invention est un dispositif de dosage de fluide à flux continu comprenant une pompe volumétrique, munie d'un moyen d'actionnement, d'une valve d'entrée et d'une valve de sortie, dans lequel une chambre à volume variable munie d'un second moyen d'actionnement est raccordée en aval de la pompe volumétrique et en série avec celle-ci, le premier et second moyen d'actionnement étant asservis par un régulateur électronique ou mécanique pouvant être reliés à un capteur de pression ou de débit commandant l'actionnement de la pompe volumétrique et de la chambre à volume variable en décalage de phase d'aspiration et de refoulement, générant un décalage temporel E tel que le liquide soit débité en un flux continu.Detailed description of the invention The object of the invention is a continuous flow fluid metering device comprising a positive displacement pump, provided with an actuating means, an inlet valve and a an outlet valve, in which a variable volume chamber provided with a second actuation means is connected downstream of the positive displacement pump and in series with it, the first and second actuation means being controlled by a regulator electronic or mechanical that can be connected to a pressure or flow sensor controlling the actuation of the positive displacement pump and the variable volume chamber with offset of suction and discharge phase, generating a time offset E such that the liquid is debited in a continuous flow.
[0027] Par décalage temporel E, tel que montré dans la figure 2, il faut entendre la séquence de croisement permettant ' de rendre l'erreur relative de dosage négligeable, lorsque l'un des pistons atteint un point critique tel qu'un point mort par exemple.By time shift E, as shown in Figure 2, we mean the crossing sequence allowing 'to make the relative dosing error negligible, when one of the pistons reaches a critical point such as a neutral point for example.
[0028] Ce système peut trouver son application dans des pompes volumétriques à piston ou à membrane, ou encore avec une pompe peristaltique ou une pompe Moineau. Il permet d'élargir très fortement la plage de débit d'une même pompe tout en ne faisant aucune concession sur la précision .relative de dosage. [0029] La pompe volumétrique et le reste du dispositif peuvent former deux entités distinctes ou se trouver dans la même entité selon le mode d'exécution préféré .This system can find its application in positive displacement piston or diaphragm pumps, or with a peristaltic pump or a sparrow pump. It allows the flow range of the same pump to be very broadly widened while making no concessions on the relative dosing precision. The positive displacement pump and the rest of the device can form two separate entities or be in the same entity according to the preferred embodiment.
[0030] Pour l'essentiel, 3 pompes munies du dispositif selon la présente invention couvriront une plage de débit allant pour la première de 0.1 à 20 1/h environ, pour la seconde de 10 à 200 1/h environ et pour la troisième de 100 à 2000 1/h. Il est évident que nous parlons ici de débit nominal nécessitant un fonctionnement de 10 à 100% de chacune des valeurs déterminées au sein des plages mentionnées plus haut. Ces valeurs sont citées à titre d'exemple et ne peuvent en aucun cas être considérées comme restrictifs pour la présente invention.Essentially, 3 pumps fitted with the device according to the present invention will cover a flow range ranging for the first from 0.1 to 20 1 / h approximately, for the second from 10 to 200 1 / h approximately and for the third from 100 to 2000 1 / h. It is obvious that we are talking here about nominal flow requiring an operation of 10 to 100% of each of the values determined within the ranges mentioned above. These values are given by way of example and can in no way be regarded as restrictive for the present invention.
Description d'une forme d'exécution préférée de l'inventionDescription of a preferred embodiment of the invention
[0031] La figure 1 montre, de façon schématique, une pompe volumétrique 2, représentée ici comme une pompe à piston, munie d'un moyen d'actionnement 4, d'un piston 6, de valves d'entrée 8 et de sortie 10, et d'une chambre 12. [0032] En aval de la pompe 2 est disposée une chambre à volume variable 14, munie d'un piston 16 mis en branle par un second moyen d'actionnement 18. Le premier et le second moyen d'actionnement 4, 18 sont indépendants et sont commandés par un régulateur 20 électrique ou mécanique .Figure 1 shows, schematically, a positive displacement pump 2, shown here as a piston pump, provided with an actuating means 4, a piston 6, inlet valves 8 and outlet 10, and a chamber 12. Downstream of the pump 2 is disposed a variable volume chamber 14, provided with a piston 16 set in motion by a second actuating means 18. The first and the second actuating means 4, 18 are independent and are controlled by an electrical or mechanical regulator.
[0033] Le fonctionnement du dispositif sera décrit en se référant plus particulièrement à la figure 2. Les courbes a, b et c représentant respectivement le débit de la pompe volumétrique 2, le débit de la chambre 14 et le débit résultant .The operation of the device will be described with particular reference to Figure 2. The curves a, b and c respectively representing the flow of the positive displacement pump 2, the flow of the chamber 14 and the resulting flow.
[,0034] Au moment To, la pompe 2 ayant aspiré du fluide au travers de la valve d'entrée 8, le volume de sa chambre 12 est rempli au maximum. Le moyen d'actionnement 4 de la pompe 2 force le piston 6 à entamer sa course rentrante. La valve 10 s'ouvre et le fluide commence à s'écouler dans le circuit de sortie.At time To, the pump 2 having sucked fluid through the inlet valve 8, the volume of its chamber 12 is filled to the maximum. The actuating means 4 of the pump 2 forces the piston 6 to start its inward stroke. The valve 10 opens and the fluid begins to flow in the outlet circuit.
[0035] De façon quasi simultanée, le régulateur 20 commande au second moyen d'actionnement 18 le retrait du piston 16 de la chambre volumétrique 14. Une partie du fluide débité par la pompe 2 est donc stockée transitoirement dans la chambre 14.Almost simultaneously, the regulator 20 controls the second actuating means 18 to withdraw the piston 16 from the volumetric chamber 14. Part of the fluid delivered by the pump 2 is therefore temporarily stored in the chamber 14.
[0036] Lorsque le piston 6 arrive en bout de course, le régulateur 20 commande au deuxième moyen d'actionnement 18 d'amorcer la course rentrante du piston 16 de la chambre volumétrique 14. La valve 10 se ferme et la pompe 2 peut entamer un cycle de remplissage pendant que la chambre volumétrique continue à assurer un débit de fluide constant dans le circuit de sortie.When the piston 6 reaches the end of the stroke, the regulator 20 controls the second actuating means 18 to initiate the re-entrant stroke of the piston 16 of the volumetric chamber 14. The valve 10 closes and the pump 2 can start a filling cycle while the volumetric chamber continues to ensure a constant fluid flow in the outlet circuit.
[0037] La présence du régulateur 20 permet de faire disparaître toute irrégularité dans la courbe de débit, notamment par l'anticipation E des points morts haut et bas dans la course des deux pistons ce qui permet un élargissement considérable de la plage de débit pouvant être assuré par une même pompe, ce qui est l'objectif principal de la présente invention.The presence of the regulator 20 makes it possible to remove any irregularity in the flow curve, in particular by anticipating E of the top and bottom dead centers in the travel of the two pistons which allows a considerable widening of the flow range which can be provided by the same pump, which is the main objective of the present invention.
[0038] La présence éventuelle d'un capteur 22 de débit et/ou de pression dans le circuit de sortie permet de rectifier en outre en temps réel toute variation effective de la courbe de débit.The possible presence of a flow sensor 22 and / or pressure in the output circuit allows In addition, rectify in real time any actual variation in the flow curve.
[0039] Les avantages du dispositif décrit sont multiples. Un premier avantage est qu'il est possible d'augmenter le rapport du débit effectif/nominal de la pompe d'un à deux ordres de grandeurs (1/200 à 1/2000) tout en gardant la même continuité et surtout la même précision relative de dosage. [0040] On peut donc simultanément élargir la gamme des possibilités des pompes doseuses existantes tout en réduisant le nombre des modèles, d'où une diminution des charges de stockage, de pièces détachées etc. Par ailleurs, bien que l'on ait représenté à la fig. 1 un dispositif monobloc, il est parfaitement possible de dissocier la pompe volumétrique 2 du reste du dispositif, ce qui signifie que l'on peut mettre sur le marché des « kits » de conversion adaptables sur tous les types de pompes volumétriques standards .The advantages of the device described are manifold. A first advantage is that it is possible to increase the ratio of the effective / nominal flow rate of the pump by one to two orders of magnitude (1/200 to 1/2000) while keeping the same continuity and above all the same precision. relative dosage. We can therefore simultaneously expand the range of possibilities of existing metering pumps while reducing the number of models, resulting in a reduction in storage costs, spare parts etc. Furthermore, although one has shown in FIG. 1 a monobloc device, it is perfectly possible to dissociate the positive displacement pump 2 from the rest of the device, which means that one can put on the market conversion “kits” adaptable to all types of standard positive displacement pumps.
[0041] Ce kit de conversion peut être adapté sur une grande variété de pompes volumétriques de types divers : pompes rotatives, pompes à rotor excentré, pompes MoineauThis conversion kit can be adapted to a wide variety of positive displacement pumps of various types: rotary pumps, eccentric rotor pumps, sparrow pumps
(dite à queue de cochon) , pompes à piston ou à membrane, pompes à engrenage, pompes péristaltiques, pompes à lobes,(so-called pigtail), piston or diaphragm pumps, gear pumps, peristaltic pumps, lobe pumps,
, etc . [0042] Si la pompe .2 est animée par un mouvement symétrique, on peut poser un rapport de volume de 2/1 pour les deux chambres 12 et 14. Cependant, on peut prévoir un mouvement asymétrique (déplacement plus rapide du piston à l'aspiration), ce qui permet de réduire en conséquence le volume de la chambre 14., etc. If the pump .2 is driven by a symmetrical movement, we can set a volume ratio of 2/1 for the two chambers 12 and 14. However, we can provide an asymmetrical movement (faster movement of the piston to the 'suction), which allows the volume of chamber 14 to be reduced accordingly.
[0043] Un autre avantage décisif du dispositif de l'invention est que l'on peut travailler à des débits faibles avec une pompe dont le volume de la chambre est comparable à celui d'une pompe d'un débit fort supérieur et qu'en conséquence il n'y a pas à craindre le problème connu du dégazage du fluide transporté .Another decisive advantage of the device of the invention is that it is possible to work at low flow rates with a pump whose volume of the chamber is comparable to that of a pump with a higher flow rate and that there is therefore no need to fear the known problem of degassing of the transported fluid.
[0044] On remarquera que le dispositif comprend un nombre restreint de pièces en contact avec le fluide transporté et qu'en conséquence les risques de mauvais fonctionnement, d'encrassement et de pollution réciproques sont réduits d'autant.It will be noted that the device comprises a limited number of parts in contact with the transported fluid and that consequently the risks of malfunction, fouling and reciprocal pollution are reduced accordingly.
[0045] La notion d'aspiration et refoulement n'est bien sûr pas présente sur chaque type de pompe volumétrique. La fig. 3 illustre d'autres applications prévues du dispositif de l'invention. Sur cette figure sont reprises les courbes de débit de différentes pompes à débit cyclique. Les phases d'aspiration et de refoulement de la chambre à volume variable sont ici en opposition par rapport aux irrégularités de la courbe de dosage de ces différentes pompes volumétriques. La courbe K est celle d'une pompe à membrane à impulsion magnétique ; la courbe L est une..pompe à piston et membrane à entraînement mécanique bielle-manivelle ; la courbe M est celle d'une pompe à tube (ou pompe peristaltique) ; la courbe N est celle d'une pompe Moineau. Les zones hachurées représentent les compensations de débit effectuées par la chambre volumétrique 14. The concept of suction and delivery is of course not present on each type of positive displacement pump. Fig. 3 illustrates other intended applications of the device of the invention. This figure shows the flow curves of various cyclic flow pumps. The suction and discharge phases of the variable volume chamber are here in opposition to the irregularities of the metering curve of these different positive displacement pumps. Curve K is that of a diaphragm pump with magnetic impulse; curve L is a piston and diaphragm pump with mechanical connecting rod-crank drive; curve M is that of a tube pump (or peristaltic pump); curve N is that of a Moineau pump. The hatched areas represent the flow compensations made by the volumetric chamber 14.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de compensation de débit pour une pompe volumétrique (2) d'un dispositif de dosage, comprenant un premier (4) et un second moyen d'actionnement (18), caractérisé en ce que ledit second moyen (18) comprend une chambre à volume variable (14) raccordée en aval de ladite pompe volumétrique et en série avec celle-ci, lesdits premier (4) et second moyen d'actionnement (18) étant indépendants et asservis par un régulateur mécanique ou électronique (20) pouvant être relié à un capteur de pression et/ou de débit (22) qui commande l'actionnement de la pompe volumétrique (2) et de la chambre à volume variable (14) de telle façon que le débit de celle-ci soit en opposition de phase avec les irrégularités de la courbe de dosage de la pompe volumétrique (2) à l'aide d'un décalage temporel (E) tel que le fluide soit débité en un flux continu à la sortie dudit dispositif.1. A flow compensation device for a positive displacement pump (2) of a metering device, comprising a first (4) and a second actuating means (18), characterized in that said second means (18) comprises a variable volume chamber (14) connected downstream of said positive displacement pump and in series therewith, said first (4) and second actuating means (18) being independent and controlled by a mechanical or electronic regulator (20) capable of be connected to a pressure and / or flow sensor (22) which controls the actuation of the positive displacement pump (2) and of the variable volume chamber (14) so that the flow thereof is in opposition phase with irregularities in the metering curve of the positive displacement pump (2) using a time offset (E) such that the fluid is delivered in a continuous flow at the outlet of said device.
2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le débit dudit dispositif peut être assuré dans un rapport de 1/200 par rapport au débit nominal sans perte significative de précision relative sur le dosage du liquide.2. Device according to claim 1 characterized in that the flow rate of said device can be ensured in a ratio of 1/200 with respect to the nominal flow rate without significant loss of relative precision on the dosage of the liquid.
3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le débit dudit dispositif peut être assuré dans un rapport de 1/2000 par rapport au débit nominal sans perte significative de précision relative sur le dosage du liquide.3. Device according to claim 1 characterized in that the flow rate of said device can be ensured in a ratio of 1/2000 with respect to the nominal flow rate without significant loss of relative precision on the dosing of the liquid.
4. Dispositif selon la revendications 1 caractérisé en ce que la pompe volumétrique (2) est une pompe à piston ou à membrane avec soupapes d'entrée (8) et de sortie (10) étanches de type à membrane ou vanne à boule . 4. Device according to claims 1 characterized in that the positive displacement pump (2) is a piston or diaphragm pump with inlet (8) and outlet (10) leaktight diaphragm or ball valve type valves.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la chambre à volume variable (14) n'est pas muni d'une soupape de sortie. 5. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the variable volume chamber (14) is not provided with an outlet valve.
6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la pompe volumétrique (2) est une pompe peristaltique .6. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the positive displacement pump (2) is a peristaltic pump.
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la pompe volumétrique (2) est une pompe Moineau.7. Device according to any one of claims 1 to 5 characterized in that the positive displacement pump (2) is a sparrow pump.
8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la pompe volumétrique (2) et le reste du dispositif forment deux entités distinctes.8. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the positive displacement pump (2) and the rest of the device form two separate entities.
9. Dispositif de dosage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la pompe volumétrique _ (2) et le reste du dispositif forment une même entité. 9. Metering device according to any one of claims 1 to 7 characterized in that the positive displacement pump _ (2) and the rest of the device form the same entity.
10. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes pour le dosage en flux continu des liquides dans des plages de débit allant jusqu'à 1/2000 du débit nominal sans pertes significatives de la précision relative de dosage. 10. Use of the device according to any one of the preceding claims for the continuous flow metering of liquids in flow ranges up to 1/2000 of the nominal flow without significant losses in the relative metering accuracy.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3826593A (en) * 1972-05-12 1974-07-30 Casimir W Von Pulsefree peristaltic pump and method of operating same
EP0303220A2 (en) * 1987-08-11 1989-02-15 Hitachi, Ltd. Low pulsation displacement pump
US4808077A (en) * 1987-01-09 1989-02-28 Hitachi, Ltd. Pulsationless duplex plunger pump and control method thereof
US4810168A (en) * 1986-10-22 1989-03-07 Hitachi, Ltd. Low pulsation pump device
EP0367099A2 (en) * 1988-11-03 1990-05-09 Bruker Franzen Analytik GmbH Liquid piston pump for chromatographic analysis appliances
DE3943224A1 (en) * 1989-12-23 1991-07-04 Wissenschaftliche Geraetebau D Piston pump output flow regulation - measuring input flow volumetrically to enable derivation of output flow and corresp. control parameter
EP0471930A1 (en) * 1990-08-20 1992-02-26 Hewlett-Packard Company Method for real time compensation of fluid compressibility in high pressure reciprocating pumps

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1293071A (en) * 1970-02-26 1972-10-18 Inouye Shokai Inouye & Co Ltd A slurry pumping means

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3826593A (en) * 1972-05-12 1974-07-30 Casimir W Von Pulsefree peristaltic pump and method of operating same
US4810168A (en) * 1986-10-22 1989-03-07 Hitachi, Ltd. Low pulsation pump device
US4808077A (en) * 1987-01-09 1989-02-28 Hitachi, Ltd. Pulsationless duplex plunger pump and control method thereof
EP0303220A2 (en) * 1987-08-11 1989-02-15 Hitachi, Ltd. Low pulsation displacement pump
EP0367099A2 (en) * 1988-11-03 1990-05-09 Bruker Franzen Analytik GmbH Liquid piston pump for chromatographic analysis appliances
DE3943224A1 (en) * 1989-12-23 1991-07-04 Wissenschaftliche Geraetebau D Piston pump output flow regulation - measuring input flow volumetrically to enable derivation of output flow and corresp. control parameter
EP0471930A1 (en) * 1990-08-20 1992-02-26 Hewlett-Packard Company Method for real time compensation of fluid compressibility in high pressure reciprocating pumps

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