[0001] La présente invention se rapporte à un procédé de commande d'une installation de
pompage comportant au moins une pompe entraînée par un moteur, par exemple un moteur
électrique, un capteur de la pression de refoulement de la pompe ou du niveau d'une
capacité remplie ou vidée par la pompe, dans lequel on déclenche la mise en marche
du moteur de la pompe si le capteur de pression de refoulement indique une pression
inférieure à une valeur minimale de seuil ou le capteur de niveau, un niveau respectivement
inférieur (en remplissage) ou supérieur (en vidange) à un niveau de seuil et on arrête
le moteur de pompe lorsque le capteur de pression ou de niveau est excité, un système
détecteur de débit minimal étant disposé dans la conduite de refoulement de la pompe
et ladite pompe étant arrêtée, en position de sécurité ou d'alerte, lorsqu'après un
délai de temporisation de démarrage, ledit système détecteur de débit minimal n'est
pas excité.
[0002] Elle concerne également le dispositif de commande correspondant d'une installation
de pompage comportant au moins une pompe entraînée par un moteur, par exemple un moteur
électrique, un capteur de la pression de refoulement de la pompe ou du niveau d'une
capacité remplie ou vidée par la pompe, ledit capteur de pression ou de niveau étant
relié à un organe de commande du moteur de pompe, ainsi qu'un capteur de débit minimal
de refoulement de pompe relié à l'organe de commande du moteur de pompe pour déclencher
l'arrêt dudit moteur après sa mise en marche pendant un délai de temporisation si
ledit capteur de débit n'indique pas l'établissement dudit débit minimal.
[0003] L'invention s'applique également à des éléments modulaires de détection pour de telles
installations de pompage.
[0004] Les asservissements pression-débit de la marche des pompes sont bien connus. Ils
consistent en général à utiliser un principe d'asservissement selon lequel:
- la pompe est mise en marche lorsque la pression d'utilisation ou du réseau devient
inférieure à une valeur de seuil;
- la mise en marche est confirmée à condition que l'on constate l'apparition d'un débit
de refoulement après un délai de temporisation prédéterminé; et
- la pompe est arrêtée lorsque le débit de refoulement devient inférieur à une valeur
prédéterminée correspondant normalement à un quasi-équilibre entre la pression du
réseau alimenté par la pompe et la pression maximale de refoulement de la pompe.
[0005] Malheureusement, ce principe d'asservissement s'accommode mal de l'utilisation des
types de pompe les plus performants qui présentent soit des rendements excellents,
soit une très grande résistance en cas de passage des particules solides, car ces
types de pompe performants sont en général dotés d'une caractéristique pression-débit
très plate. En d'autres termes, lorsque de telles pompes atteignent leur pression
totale de refoulement maximale, leur débit est instable et varie considérablement
pour de très faibles variations de la pression de refoulement. L'arrêt de sécurité
de telles pompes doit donc s'effectuer dès que la pompe n'atteint pas un débit minimal,
sous peine de voir la pompe subir de graves dégradations par suite de la rotation
du rotor de pompe sans écoulement de liquide.
[0006] On connaît déjà un dispositif de commande de ce genre pour des pompes, dans lequel
on surveille la mise à l'ouverture du clapet de refoulement de la pompe et on arrête
la pompe après un délai de temporisation au démarrage si le clapet de refoulement
ne s'ouvre pas. Un tel dispositif ne peut pas être utilisé lorsqu'il n'existe pas
de clapet de refoulement ou lorsque celui-ci n'est pas accessible et, d'une manière
générale, lorsqu'il est nécessaire de ne pas induire de pertes de charge supplémentaires
dans la conduite de refoulement du fait de l'installation d'un système de régulation
de la marche de la pompe. L'expérience a également montré que le maintien de l'ouverture
du clapet de refoulement ne constitue pas un critère absolu de refoulement de la pompe.
En effet, les clapets de refoulement de pompe, lorsqu'ils sont encrassés ou corrodés
après une longue durée de marche de la pompe, tendent à présenter une très forte hystérésis
et à rester en position d'ouverture aussi longtemps qu'un débit opposé au refoulement
ne se manifeste pas, ce qui conduit à maintenir en position de marche des pompes d'évacuation
après la vidange du ou des bassins qu'elles contrôlent et donc à la dégradation rapide
des pompes ainsi régulées.
[0007] On a proposé selon FR-A-828 814, pour détecter un débit minimal de refoulement d'une
pompe, d'utiliser un détecteur de débit à palette immergée partiellement dans la conduite
de refoulement mais ne provoquant que de faibles pertes de charge pour le débit normal
de refoulement. Un tel détecteur est couplé à une installation de démarrage du moteur
électrique de la pompe qui coupe l'alimentation électrique de la pompe si un débit
suffisant de la pompe ne s'établit pas après un délai de démarrage. De tels dispositifs
électromécaniques nécessitent une traversée étanche mobile de la conduite de refoulement.
L'étanchéité d'une telle traversée mobile est susceptible de se dégrader dans le temps
et ces dispositifs électromécaniques sont, par ailleurs, très sensibles à l'encrassement,
surtout si la pompe véhicule des liquides chargés.
[0008] La présente invention se propose de remédier aux inconvénients des systèmes de régulation
connus des pompes, en utilisant des détecteurs de pression et de débit minimal de
sécurité qui ne pénètrent pas dans la conduite de refoulement de la pompe et qui soient
ainsi plus fiables et plus fidèles que les détecteurs utilisés jusque là, tout en
étant plus sensibles.
[0009] A cet effet, selon l'invention, le procédé de commande d'une installation de pompage
est caractérisé en ce qu'on utilise, dans le système détecteur de débit minimal de
refoulement: un élément chauffant appliqué sur la paroi extérieure de la conduite
de refoulement de la pompe, un premier capteur de température de la température de
la paroi extérieure de la conduite de refoulement, placé à une distance suffisante
de l'élément chauffant pour ne pratiquement pas être soumis à l'influence thermique
de cet élément chauffant et un deuxième capteur de température de la paroi extérieure
de la conduite de refoulement, placé à proximité de l'élément chauffant pour être
chauffé par ce dernier en l'absence d'un débit de liquide sensible dans la conduite
de refoulement, ainsi qu'un circuit électrique et/ou électronique de comparaison de
l'échauffement du premier capteur par rapport au deuxième, pour indiquer l'absence
d'un débit de refoulement suffisant en cas d'échauffement sensible du deuxième capteur
par rapport au premier.
[0010] Lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à la régulation d'une pompe d'évacuation
sans clapet d'admission, apte à réaliser la vidange d'un bassin de collecte, on utilise
un capteur de pression monté à demeure et de façon étanche sur la codnuite de refoulement
pour détecter la hauteur de liquide dans le bassin de collecte et déclencher la mise
en marche du moteur de la pompe après dépassement d'une première valeur de seuil de
pression et, d'autre part, déclencher l'arrêt de la pompe lorsque la pression dans
la conduite de refoulement devient inférieure à une deuxième valeur de seuil de pression
voisine de la pression atmosphérique. On arrête le moteur de la pompe, après un délai
de temporisation de démarrage, dans le cas où ledit capteur de pression n'indique
pas une pression de refoulement supérieure à une troisième valeur minimale de seuil,
elle-même supérieure à la pression statique maximale du liquide du bassin de collecte.
[0011] Le dispositif de commande d'une installation de pompage selon l'invention est caractérisé
en ce que le capteur de débit minimal est constitué par un élément chauffant appliqué
sur la paroi extérieure de la conduite de refoulement de la pompe, par un premier
capteur de la température de la paroi extérieure de la conduite de refoulement, placé
à une distance de l'élément chauffant suffisante pour ne pratiquement pas mesurer
d'échauffement même en l'absence de circulation de liquide dans la conduite de refoulement,
par un deuxième capteur de la température de la paroi extérieure de la conduite de
refoulement, placé à proximité de l'élément chauffant pour être chauffé par ce dernier
lorsqu'aucun liquide ne circule dans la conduite de refoulement, et par un circuit
électrique et/ou électronique de comparaison de l'échauffement du premier capteur
par rapport au deuxième, apte à déterminer par cette comparaison l'établissement d'un
débit minimal de refoulement de la pompe. Le premier capteur de température peut être
placé dans une position qui est sensiblement diamétralement opposée à l'élément chauffant
et/ou au deuxième capteur sur la paroi extérieure de la conduite de refoulement. Le
deuxième capteur de température peut être placé à proximité de l'élément chauffant
et en aval de celui-ci par rapport au sens de refoulement normal du liquide de la
pompe, de manière à détecter le refoulement turbulent de la pompe.
[0012] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le premier capteur de température
est placé à proximité de l'élément chauffant et en amont de celui-ci par rapport au
sens de refoulement normal de la pompe, de manière à détecter un faible débit de refoulement
de la pompe.
[0013] Le dispositif de commande de pompe selon l'invention, applicable à la régulation
d'une pompe d'évacuation sans clapet d'admission, apte à réaliser la vidange d'un
bassin de collecte est caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de pression monté
sur la conduite de refoulement de la pompe et relié à un organe de commande du moteur
de la pompe susceptible, d'une part, de déclencher la mise en marche de la pompe dès
que la pression captée dans la conduite de refoulement dépasse une première valeur
de seuil correspondant à un niveau prédéterminé dans le bassin de collecte et indicative
de l'état de remplissage du bassin de collecte et, d'autre part, de déclencher l'arrêt
de la pompe lorsque la pression captée dans la conduite de refoulement est inférieure
à une deuxième valeur de seuil indicative de l'état de vidange du bassin de collecte
et en ce que ledit capteur de pression est relié à l'organe de commande de la pompe
à travers un circuit de sécurité provoquant l'arrêt du moteur de la pompe en position
de sécurité ou d'alerte lorsque, après un délai de temporisation au démarrage du moteur
de la pompe, la pression captée dans la conduite de refoulement est inférieure à une
troisième valeur de seuil, elle-même supérieure à ladite première valeur de seuil
et correspondant à la marche en refoulement normal de la pompe.
[0014] Lorsque l'installation de pompage comprend un détecteur de niveau, celui-ci comporte
une résistance électrique dont la valeur est nettement variable en fonction de la
température et qui est disposée sensiblement au niveau de consigne à réguler par l'installation
de pompage, la résistance électrique est parcourue par un courant électrique de chauffage
sensiblement constant, de manière que la résistance soit chaude lorsque le liquide
pompé n'a pas atteint le niveau de consigne et soit nettement plus froide lorsqu'elle
est immergée dans le liquide pompé qui a atteint le niveau de consigne, et un organe
de comparaison des valeurs de la résistance est apte à délivrer un signal d'écart,
indiquant que le niveau de consigne est atteint.
[0015] Un élément modulaire de détection de débit minimal de liquide dans une conduite de
refoulement de liquide, destiné en particulier à la mise en oeuvre du procédé de commande
d'une installation de pompage tel qu'exposé précédemment, est caractérisé en ce qu'il
comporte, à l'intérieur d'un boîtier d'interface, une membrane céramique destinée
à être placée au contact direct de l'extérieur d'une conduite de refoulement et sur
laquelle sont fixés au moins un premier capteur de température à résistance électrique
variable en fonction de la température et au moins un deuxième capteur de température
à résistance électrique variable en fonction de la température et à chauffage électrique
de proximité, ce deuxième capteur étant disposé à distance du premier et en ce que
lesdits deux capteurs de température sont reliés chacun à au moins une borne de liaison
électrique débouchant à l'extérieur du boîtier d'interface et destinée à être relié
à au moins un organe de commande électrique et/ou électronique. L'élément modulaire
de détection comporte en outre au moins un capteur de pression à jauge de contrainte
électrique fixée sur la membrane céramique et reliée à au moins une borne de liaison
électrique débouchant à l'extérieur du boîtier d'interface.
[0016] L'élément modulaire peut être fixé par sa membrane céramique et, le cas échéant,
son boîtier d'interface, sur un tronçon de conduite qui est susceptible d'être inséré
de façon étanche entre deux parties de la conduite de refoulement afin d'assurer la
continuité de cette dernière et est réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur,
par exemple en métal, pour constituer avec ledit tronçon de conduite, un bloc intercalaire
de détection de débit et, le cas échéant, de température et de pression, du liquide
refoulé dans la conduite de refoulement. La membrane céramique et, le cas échéant,
le boîtier d'interface sont fixés à demeure sur le tronçon de conduite pour constituer
un bloc intercalaire amovible de détection de débit et, le cas échéant, de température
et de pression, du liquide refoulé dans la conduite de refoulement. Le tronçon de
conduite peut comporter deux extrémités d'insertion étanche, par exemple des flasques,
sur la conduite de refoulement et, entre ces deux extrémités, au moins une partie
de conduite d'épaisseur réduite susceptible d'être soumise à des contraintes de traction
ou de compression significatives sous l'effet de la pression de refoulement et sur
la surface extérieure de laquelle est collée ou autrement adhérisée la membrane céramique
sur laquelle sont fixés au moins deux capteurs de température et, le cas échéant,
au moins un capteur de pression à jauge de contrainte électrique.
[0017] Selon un autre mode de réalisation de l'élément modulaire, la paroi du tronçon de
conduite est traversée par un passage qui est obturé transversalement par le support
de forme générale plane et qui est appliqué de façon étanche par sa périphérie sur
un épaulement annulaire d'appui ménagé dans ledit passage, afin de délimiter sur le
support une zone centrale qui vient, du côté intérieur, au contact direct du liquide
refoulé et qui porte, du côté extérieur, lesdits capteurs ou jauge de contrainte à
résistance intégrés audit support qui est réalisé en un matériau bon conducteur de
la chaleur sous une épaisseur propre à résister, dans la zone centrale, à la pression
de refoulement du liquide qui produit néanmoins, sur ladite zone centrale du support,
des contraintes de traction et/ou de compression sensibles.
[0018] La périphérie du support porte au moins sur un joint d'étanchéité interposé entre
l'épaulement annulaire du passage et le support et une bague de serrage rigide en
appui sur le corps du tronçon de conduite presse le support vers l'épaulement.
[0019] D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description
de divers modes de réalisation de l'invention, faite à titre non limitatif et en regard
du dessin annexé dans lequel:
- la figure 1 représente schématiquement la conduite de refoulement d'une pompe équipée
d'un dispositif de commande à palette de détection de débit d'un type partiellement
connu;
- la figure 2 représente le diagramme pression-débit des pompes utilisées en combinaison
avec le dispositif de commande de la figure 1 et les dispositifs de commande de pompe
selon l'invention;
- la figure 3 représente schématiquement un système capteur de débit minimal de refoulement
de pompe, complètement extérieur à la conduite de refoulement et utilisant un élément
chauffant, selon un premier mode de réalisation du dispositif de commande de pompe
selon l'invention;
- la figure 4 représente schématiquement une variante du système capteur de débit minimal
de refoulement de la figure 3;
- la figure 5 représente, en coupe schématique, une installation de pompage pour un
bassin de rétention, équipée du dispositif de commande selon l'invention;
- la figure 6 représente schématiquement un élément modulaire de détection de débit
minimal et, le cas échéant, de pression et de température instantanées pour une conduite
de refoulement de pompe. Cet élément est raccordé et intégré à un dispositif de commande
d'installation de pompe selon l'invention et peut être installé sur la conduite de
refoulement ou faire partie d'un tronçon amovible de cette conduite de refoulement;
- la figure 7 représente schématiquement un premier mode de réalisation des circuits
électriques montés à l'intérieur de l'élément modulaire de la figure 6;
- la figure 8 représente schématiquement un deuxième mode de réalisation des circuits
électriques montés à l'intérieur de l'élément modulaire de la figure 6;
- la figure 9 représente schématiquement un autre mode de réalisation plus compact de
l'élément modulaire de la figure 6.
[0020] On a représenté schématiquement sur la figure 1 un dispositif de régulation de la
marche d'une pompe (non représentée), installé sur un tronçon 1 de la conduite de
refoulement de la pompe raccordée à un flasque 2 de ce tronçon. Ce dispositif partiellement
connu comporte un capteur de pression 3, représenté ici schématiquement par un passage
4 de transfert de pression et par un soufflet 5 portant un plateau de commutation
électrique 6 repoussé par un ressort taré 7 à l'encontre de l'effet de la pression
de refoulement de la pompe. Des contacts électriques 8 et 9 sont reliés à un organe
de commande 10 du moteur électrique (non représenté) de la pompe dans une disposition
établissant le circuit électrique aussi longtemps que la pression de la pompe ne dépasse
pas une valeur prédéterminée.
[0021] Le dispositif de régulation 11 de la marche de la pompe comporte un capteur 12 de
débit minimal de refoulement de la pompe qui ne provoque pas de perte de charge sensible
au cours de la marche de la pompe. Le capteur 12 est relié, par un câble 13 à deux
conducteurs, à l'organe de commande 10 du moteur électrique de la pompe, via un organe
de temporisation 10' qui ne déclenche l'arrêt éventuel du moteur de pompe qu'après
un délai de démarrage de quelques secondes, dans le cas où le circuit du câble 13
n'est pas fermé.
[0022] Le capteur de débit 12 à grande sensibilité comporte ici une palette 14 montée suspendue
oscillante autour d'un axe 15 et qui fait saillie à l'intérieur de la conduite de
refoulement 1 lorsqu'aucun débit ne parcourt cette conduite ou lorsque le débit qui
traverse cette conduite est très faible. La palette 14 est montée à l'intérieur d'un
logement 16 sensiblement en forme générale de segment de cercle s'étendant ici sensiblement
sur un huitième de cercle. Afin de permettre également le fonctionnement correct de
la palette dans des positions où elle n'est pas disposée verticalement, un ressort
17 peut être disposé en appui sur le logement 16 pour repousser la palette 14 vers
la position représentée à la figure 1 lorsqu'elle est sollicitée vers la position
14′, représentée en pointillés, par le débit de refoulement qui s'écoule dans la conduite
1 selon la flèche 18.
[0023] Lorsqu'un débit important, correspondant au débit normal de refoulement de la pompe,
s'écoule selon la flèche 18, la palette 14 est repoussée en appui sur une butée 19
dans la position 14′ et vient pratiquement s'effacer complètement dans le logement
16 en supprimant ainsi la quasi-totalité des pertes de charge supplémentaires provoquées
par le capteur de débit 12. La palette 14 est prolongée hors du logement 16 par une
lame de contact 20 qui est susceptible d'établir la continuité du circuit électrique
entre deux contacts électriques glissants 21 et 22, reliés chacun à un fil distinct
du câble conducteur 13. Un boîtier 23 recouvre l'ensemble du capteur de pression 3
et du capteur de débit 12 en laissant traverser, le cas échéant de façon étanche,
les câbles de liaison vers l'organe de commande 10 du moteur électrique. Cet organe
10 peut être placé à distance du dispositif de régulation 11 et à proximité du moteur
électrique et être relié à un ensemble de régulation complexe, à un ordinateur par
exemple, ainsi qu'à des moyens de télésignalisation d'incident.
[0024] Le fonctionnement du dispositif de régulation de pompe 11 représenté sur la figure
1 est expliqué en relation avec le diagramme de la figure 2 afin de permettre de mieux
comprendre le dispositif de commande de pompe selon l'invention qui sera présenté
par la suite. Le moteur électrique de la pompe est mis sous tension pour permettre
son démarrage lorsque la pression d'utilisation du réseau de liquide sur lequel refoule
la pompe est inférieure à une valeur prédéterminée. Cette valeur de pression minimale
qui déclenche la mise en marche du moteur est en fait déterminée par le tarage du
ressort 7 qui provoque l'appui du plateau de commutation 6 sur les deux contacts 8
et 9 pour établir la continuité du circuit de démarrage du moteur de pompe à l'intérieur
de l'organe de commande 10. L'organe de temporisation 10′ est alors excité et assure
l'excitation du relais de marche de pompe pendant quelques secondes correspondant
à la durée de mise en vitesse du rotor de la pompe. Si le démarrage de la pompe est
correct, il s'établit très rapidement un débit de liquide normal selon la flèche 18
et le diagramme de la pression de refoulement de la pompe P en fonction du débit Q
s'établit sur la valeur de débit normal Q
N pour une pression de refoulement P
N. Le débit qui s'écoule selon la flèche 18 fait pivoter la palette 14 vers sa position
14′ à l'encontre de l'effort de rappel de la gravité et du ressort de rappel 17. La
palette 14 en appui sur la butée 19 s'efface pratiquement du circuit d'écoulement
sans provoquer de perte de charge supplémentaire et établit, par la lame de contact
20, la continuité du circuit électrique entre les contacts glissants 21 et 22. Le
circuit du câble conducteur 13 maintient alors l'excitation du relais de l'organe
de temporisation 10′ et la pompe continue à fonctionner après son démarrage.
[0025] Lorsque la contre-pression du réseau de liquide augmente, la pompe qui travaillait
au point de coordonnée Q
N-P
N sur le diagramme de fonctionnement représenté à la figure 2, tend à déplacer son
point de fonctionnement vers les pressions plus élevées. Comme on le voit sur le diagramme
de la figure 2, pour une très faible augmentation ΔP de la contre-pression de refoulement,
le débit de la pompe s'effondre complètement. Une telle situation correspond par exemple
à l'arrêt brutal des consommations sur un réseau d'eau, le débit décroissant qui s'écoule
avant l'arrêt complet du débit correspondant étant dû, par exemple, à la dilatation
des conduites et réservoirs d'eau sous l'effet de la surpression et à la compressibilité
du volume d'eau mis sous pression. Lorsque le débit de refoulement devient inférieur
à un débit minimal Q
m, la palette 14 sollicitée par la gravité et par le ressort de rappel 17, retombe
dans la position de la figure 1, ce qui coupe le circuit entre les contacts 21 et
22 et provoque l'arrêt de sécurité du moteur de la pompe.
[0026] En cas d'incident au démarrage de la pompe, par exemple si les clapets d'aspiration
de la pompe restent collés à la fermeture ou obturés par des matières solides, le
débit minimal Q
m ne s'établit pas et, après le délai de temporisation de démarrage de l'organe de
temporisation 10′, la mise sous tension du moteur de la pompe est interrompue et un
signal d'alerte ou d'incident est déclenché.
[0027] Le dispositif électromécanique de commande de pompe qui vient d'être décrit fonctionne
correctement à l'état neuf mais il s'est révélé très sensible à l'encrassement et
à la corrosion. Pour éviter cet inconvénient, on a d'abord remplacé le capteur de
débit à palette 12 ne provoquant pas de pertes de charge sensibles au cours de la
marche de la pompe par un capteur de débit statique, fonctionnant par exemple selon
le principe des jauges de contrainte à mesure électrique et/ou électronique. Dans
certaines installations de pompage d'un fluide à température peu variable, tel que
de l'eau potable, on propose, selon l'invention, d'utiliser un capteur de débit plus
simple et plus fiable, fonctionnant par dissipation thermique. Un tel capteur représenté
schématiquement sur les figures 3 et 4 ne présente aucune entrée sur le circuit de
fluide qui soit susceptible d'induire une fuite ou une corrosion. Ces capteurs de
débit à dissipation thermique sont constitués d'un élément chauffant A à puissance
thermique sensiblement constante et comportant une résistance électrique alimentée
par un circuit 25 dégageant une puissance thermique sensiblement constante et qui
est appliquée sur la paroi extérieure métallique du tuyau de refoulement de la pompe,
par exemple à l'aide d'un collier 24 entourant la conduite de refoulement 1. Deux
organes de mesure (ou capteurs) de température B et B′ sont disposés sur ladite paroi
extérieure, respectivement un premier organe B à distance de l'élément chauffant A
par rapport au sens d'écoulement 26 du liquide à l'intérieur du tuyau métallique 1
de refoulement de la pompe et un deuxième organe B′, placé à l'aval ou à l'amont mais
à proximité de l'élément chauffant A, pour mesurer le chauffage de proximité provoqué
par cet élément chauffant A.
[0028] Grâce à cette disposition de l'élément chauffant A et des deux organes B, B′ de mesure
de la température, lorsque le débit de refoulement de la pompe est important, la dissipation
de la chaleur apportée par l'élément chauffant, par l'intermédiaire du fluide refoulé
par la pompe, est importante et l'écart entre les température mesurées par le premier
B et le deuxième B′ organes de mesure de température est faible. Par contre, lorsque
le débit de refoulement de la pompe est faible ou nul, la chaleur fournie par l'élément
chauffant A ne se dissipe que lentement et sur une grande surface autour de cet élément
chauffant et la différence entre la température mesurée par le premier organe B et
celle mesurée par le deuxième organe de mesure B′ devient importante, ce qui indique
le non-établissement du débit de refoulement normal de la pompe.
[0029] Le premier organe de mesure de température B peut, pour des conduites de refoulement
de diamètre important, être diamétralement opposé à l'élément chauffant, comme représenté
en pointillés sur la figure avec l'indice (B), ce qui permet de réduire l'encombrement
selon l'axe de la conduite de refoulement de la pompe, des capteurs extérieurs rapportés
par des colliers ou d'autres moyens sur cette conduite. Les organes de mesure de température
B, B′ peuvent être de tout type, notamment être constitués par des résistances à coefficient
de température négatif ou positif qui présentent l'avantage de bien s'intégrer dans
le système de détermination du débit minimal. L'élément A à résistance électrique
(de faible puissance, par exemple 3 W) peut être isolé thermiquement de l'ambiance
extérieure et appliqué directement au contact de la paroi de la conduite de refoulement.
[0030] On remarque également sur la figure 3 que le second capteur B′ est placé à l'amont
de l'élément chauffant A par rapport au sens d'écoulement normal 26 dans cette conduite.
Ceci a pour conséquence que, dès qu'un faible débit de refoulement se manifeste dans
la conduite de refoulement 1, la surface de la conduite 1 au voisinage du capteur
B′ est refroidie par l'écoulement (en principe encore laminaire) du liquide refoulé
par la pompe. On suppose bien entendu que la conduite de refoulement 1 est métallique,
par exemple en acier, et présente une faible épaisseur, ce qui lui assure une bonne
conductibilité thermique vers l'extérieur. Une telle disposition du capteur B′ convient
donc particulièrement pour capter de faibles débits de refoulement. Si le liquide
refoulé par la pompe est plus chaud que la conduite de refoulement 1, ce qui peut
être le cas par exemple dans les installations de chauffage central, l'indication
de l'établissement d'un débit de refoulement est temporisée de la durée nécessaire
pour chauffer la surface extérieure de la conduite de refoulement au niveau du premier
capteur B. Inversement, sur la figure 4, le capteur B′ est placé en aval de l'élément
chauffant, ce qui a pour effet, pour des faibles débits de refoulement (avec un écoulement
en principe laminaire et non turbulent), d'amener à l'intérieur de la conduite 1,
à l'opposé du second capteur B′, du fluide chauffé par l'élément chauffant A et retarde
donc le refroidissement du deuxième capteur B′ jusqu'à l'établissement d'un régime
de refoulement turbulent ou rapide (pour des fluides très visqueux, le régime laminaire
persiste jusqu'à des débits importants). Le système de capteurs selon la figure 4
est donc à même d'assurer qu'un régime de refoulement franc s'est établi à la sortie
de la pompe.
[0031] Lorsque la pompe est susceptible de refouler un liquide chaud (cas du chauffage central
par exemple) sur une conduite de refoulement 1 froide, les délais de temporisation
pour l'égalisation des températures mesurées par les capteurs B et B′ sont moindres
dans le système de la figure 4 que dans le système représenté sur la figure 3. On
court par contre le risque, en cas d'établissement d'un très faible débit de refoulement,
de voir le premier capteur B réchauffé, par le fluide refoulé chaud, à la température
du deuxième capteur B′ avant que celui-ci ne soit influencé par la température du
liquide chaud refoulé. on peut en conclure que le système de capteur de débit minimal
représenté à la figure 4 est préférable lorsque la pompe ne risque pas de refouler
du liquide chaud prenant la place d'un liquide froid, auquel cas, il est préférable
d'utiliser le système représenté à la figure 3.
[0032] Les informations électriques ou électroniques (impulsions, tensions, etc.) des deux
capteurs de température B et B′ sont transmises à un circuit électrique et/ou électronique
de comparaison 27 qui transmet au dispositif de commande de l'installation de pompage
une information d'établissement ou de non-établissement du débit analogue à celle
transmise par le câble 13 représenté à la figure 1.
[0033] La figure 5 représente l'application du dispositif de commande de pompe à la régulation
de niveau d'un bassin 30 susceptible de recevoir des matières solides en suspension
dans un liquide 31 à évacuer ou à refouler et qui peut être, dans le pire des cas,
un liquide aussi agressif que du lisier ou du liquide de vidange. La pompe d'évacuation
32 est immergée au fond du bassin 30 et est ici entraînée par un moteur électrique
monté par exemple accessible au-dessus d'un couvercle 34 du bassin, son rotor étant
relié au moteur par un arbre vertical 35. Afin de parer le mieux possible aux risques
d'obstruction, la pompe d'exhaure 32 est montée sans clapet d'aspiration et est, par
exemple, posée sur le fond du bassin 30, selon son axe vertical, par une crépine d'aspiration
en couronne 35 munie d'ouvertures de grande section 35′. La conduite de refoulement
36 de la pompe est, par exemple, raccordée de façon amovible à un circuit de refoulement
37 monté à demeure et de section importante, c'est-à-dire ne risquant pas l'obturation
par des matières solides enchevêtrées.
[0034] Sur le circuit de refoulement, est monté, à l'extérieur de façon étanche et fiable,
un capteur de pression 38 relié à un organe de commande 39 du moteur de pompe 33.
Un clapet de refoulement, notamment un clapet de refoulement simplifié à rappel par
gravité tel qu'un clapet à boule 40 peut être prévu sur le circuit de refoulement
37 à l'amont d'une conduite de déversement 41 vers une évacuation (à l'égout ou vers
des citernes de vidange). Un regard amovible 42 permet par exemple d'accéder au clapet
à boule 40 pour procéder à son entretien.
[0035] La pompe 32 ne comportant pas de clapet(s) d'aspiration, le liquide du bassin 30
la traverse librement et le niveau N du bassin se retrouve pratiquement inchangé dans
le circuit de refoulement 37. Le capteur 38, qui est par exemple un capteur statique
étanche et de précision, est en fait capable, en mesurant la pression régnant dans
le circuit 37, d'indiquer le niveau du bassin 30 lorsque la pompe 32 ne fonctionne
pas. L'organe de commande 39 du moteur 33 de la pompe peut être associé à un circuit
logique 42′ qui est susceptible d'adresser, par un câble 43, un signal d'alerte lorsque,
pendant une période d'arrêt du moteur 33, la pression au capteur 38 dépasse celle
correspondant au niveau normal N.
[0036] On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif de commande de pompe associé
au bassin de rétention 30. Lorsque le niveau du liquide 31 dans le bassin de rétention
dépasse le niveau normal N, le capteur de pression 38 indique à l'organe de commande
39 du moteur de pompe 33 le dépassement d'une première valeur de seuil, ce qui provoque
le démarrage du moteur à travers un relais temporisé 44. Ce relais temporisé 44 constitue
un circuit de sécurité qui provoque l'arrêt du moteur de pompe 33 en position de sécurité
(à réitération uniquement manuelle) ou d'alerte lorsque, après l'expiration du délai
de temporisation (une dizaine de secondes par exemple) au démarrage du moteur 33,
la pression au capteur 38 dans le circuit de refoulement 37, en amont du clapet à
boule 40, n'atteint pas une troisième valeur de seuil correspondant à la pression
de refoulement normale de la pompe, cette troisième valeur de seuil étant nettement
supérieure à celle correspondant au niveau normal N, par suite des pertes de charge.
Une deuxième valeur de seuil est constituée par une valeur de la pression au capteur
38 qui est très faible, c'est-à-dire voisine de la pression atmosphérique.
[0037] Lorsque le bassin de collecte 30 est presque complètement vidé, des bouffées alternées
d'air, de matières liquides et parfois de matières quasi-solides ou visqueuses, sont
aspirées à travers les ouvertures d'aspiration 35 et sont refoulées par le rotor de
la pompe à travers le clapet à boule 40 en une émulsion qui se déverse à la sortie
41′ de la conduite 41, jusqu'au moment où la pression chute brusquement dans le circuit
de refoulement 37 par suite d'un excès d'air conduisant à la décohésion de l'émulsion.
La poursuite du fonctionnement de la pompe 32 conduirait alors à un grippage des paliers
de celle-ci mais, heureusement, le capteur 38 enregistre une pression nulle ou négative
(après la fermeture du clapet à boule 40, la chute de l'émulsion peut provisoirement
mettre le haut du circuit de refoulement 37 en dépression) qui, d'une part, accélère
et confirme la fermeture du clapet à boule 40 et, d'autre part, conduit au dépassement
par des valeurs nulles ou négatives de pression, de la deuxième valeur de seuil de
pression, provoquant l'arrêt du moteur de la pompe.
[0038] La pompe est alors maintenue à l'arrêt puis, au fur et à mesure du remplissage du
bassin 30, le niveau de ce dernier se transmet à travers la pompe au circuit de refoulement
37 pour venir à nouveau solliciter le capteur de pression 38 lorsqu'il atteint celui-ci.
Grâce au circuit de commande et de régulation de pompe selon la figure 5, il est possible
d'utiliser un seul capteur de pression 38 monté à demeure et de façon étanche sur
le circuit de refoulement 37. Le nombre de capteurs doit en effet être le plus réduit
possible car ceux-ci sont toujours onéreux à installer et à entretenir en bon état
de marche et de précision, à la fois pour surveiller le niveau du bassin et le fonctionnement
de la pompe en refoulement. Dans le cas où le bassin 30 ne serait destiné à contenir
que des liquides peu ou pas chargés en produits solides, pour surveiller l'établissement
de la pression de refoulement de la pompe, il serait possible d'utiliser les systèmes
de capteurs de débit représentés aux figures 3 et 4 pour assurer le démarrage de sécurité
de la pompe.
[0039] En plus du capteur de pression 38, on peut utiliser pour le capteur de niveau N d'un
bassin de collecte ou de réserve des capteurs de tout type, électro-mécanique ou purement
électrique ou électronique. Un type de capteur qui s'est révélé présenter une grande
fiabilité pour des équipements de pompage selon l'invention est constitué par une
résistance électrique 45 dont la valeur est nettement variable en fonction de la température
et qui est logée par exemple dans un tube de protection 46 ouvert aux deux extrémités
pour permettre la libre montée du liquide à l'intérieur du tube. La résistance 45
est disposée juste au niveau N souhaité pour le liquide et est maintenue à une température
supérieure à l'ambiante par un circuit électrique à réglage électronique annexe ou
à autorégulation. La résistance électrique 45 peut être alimentée en basse tension
et être susceptible de venir en contact direct avec le liquide refoulé par la pompe
si celui-ci n'est pas très conducteur, ou bien elle est protégée dans une gaine isolante
qui assure néanmoins un refroidissement énergique lorsque la résistance 45 est immergée
dans le liquide. La valeur de la résistance est nettement différente lorsqu'elle se
trouve dans l'air (niveau du réservoir 30 inférieur au niveau N par exemple) ou dans
un liquide tel que l'eau qui provoque une intense dissipation thermique. L'écart de
la valeur de la résistance à la température ambiante par rapport à la valeur chaude
de cette résistance, est contrôlé par un système de détection de niveau relié à la
résistance 45 par un câble 47 et qui n'utilise pas de pièces mobiles susceptibles
d'être bloquées par la corrosion ou par le liquide chargé en débris et qui est pompé
par l'installation. Un capteur de niveau à résistance électrique chauffée, immergée
ou non dans le liquide refoulé par la pompe, selon que le niveau de consigne est atteint
ou non, peut être appliqué à tous les dispositifs de commande d'une installation de
pompage qui viennent d'être décrits et aux dispositifs de régulation de niveau de
tout type.
[0040] On a représenté sur la figure 6 un élément modulaire de détection de débit minimal
de liquide dans une conduite de refoulement, cet élément modulaire pouvant remplacer
les montages des figures 3 et 4 utilisant des résistances thermométriques séparées
mises en place sur la conduite de refoulement de la pompe et reliées à des circuits
électriques et électroniques de comparaison et d'excitation.
[0041] L'élément modulaire de détection 50 représenté à la figure 6 est réalisé à partir
d'un support en céramique 51, par exemple une membrane relativement flexible du fait
de sa faible épaisseur et sur laquelle sont déposées par tout moyen adéquat, notamment
par sérigraphie suivie d'une cuisson, des résistances électriques fortement variables
avec la température, à coefficient de température positif ou négatif selon les cas,
et qui sont destinées à servir d'organes de mesure électrique et/ou électronique de
température. La membrane 51 est logée dans un boîtier d'interface 49 réalisé en un
matériau électriquement isolant et est maintenue en position avant le montage de l'élément
modulaire par un couvercle de boîtier non représenté sur la figure 6.
[0042] La membrane 51 porte ainsi des résistances de mesure de température 52, 53, 54, 55
qui peuvent être fixées et intégrées à demeure sur la membrane par cuisson à des températures
pouvant atteindre 900°C. Par ailleurs, des résistances de mesure de contrainte ou
jauges de contrainte 56 sont déposées ou collées respectivement sur le boîtier d'interface
49 et sur la membrane 51. On peut reconnaître sur le schéma de la figure 7 des résistances
électriques 56a, 56b, 56c, 56d alimentées sous une tension continue +/- par groupes
de deux pour constituer une jauge de contrainte dont par exemple les résistances 56b
à 56d sont fixées sur le boîtier d'interface 49 tandis que la résistance 56a est fixée
sur la membrane en céramique 51 pour subir les contraintes de surface d'une conduite
de refoulement 57. A proximité ou autour de la résistance de mesure de température
52, est disposée une résistance électrique de chauffage 58 du même genre que l'élément
chauffant A, c'est-à-dire de faible puissance (de 3 à 4 W), et qui est alimentée selon
le schéma de la figure 7 par une source de courant continu +/-.
[0043] A sa partie extérieure en service, le boîtier d'interface 49 est fermé, de préférence
de façon étanche, par une plaque isolante 48 placée à distance de la membrane 51 et
qui porte des broches ou bornes de raccordement électrique correspondant notamment
aux résistances de mesure fixées dans le boîtier d'interface 49. On reconnaît une
broche 59 de mise à la masse, la broche 60 de la résistance 55, les broches 61 de
la résistance 54, les broches 62 de l'alimentation des résistances 56a à 56d et de
leur prélèvement de tension en pont, la borne 63 d'une résistance de mesure de température
non utilisée, la borne 64 de la résistance 52 et les bornes 65 de l'alimentation en
courant continu (notamment des résistances 55 et 52 et de la résistance de chauffage
58). Les bornes 59 à 62 et 64, 65 sont reliées par des câbles 59a, 60a, 61a, 62a,
64a, 65a à un organe de commande électrique 10 d'une pompe refoulant sur la conduite
57.
[0044] Les liaisons avec l'organe de commande électrique 10 s'effectuent de préférence par
l'intermédiaire de détecteurs électroniques d'interface, respectivement: 10a pour
détecter l'existence d'un débit minima dans la conduite de refoulement 57, 10b pour
détecter la température du liquide véhiculé dans la conduite de refoulement et 10c
pour détecter la pression de refoulement, c'est-à-dire la pression absolue régnant
dans la conduite de refoulement 57. Avant montage, l'élément modulaire de détection
50 contenu dans le boîtier d'interface 49 est protégé du côté de la membrane céramique
51 par un couvercle de protection, non représenté sur la figure 6, et qui est retiré
pour la fixation de la membrane sur la surface extérieure de la conduite de refoulement
57. Le boîtier d'interface 49 est fixé également sur la surface extérieure de la conduite
57, par exemple par une ligne de collage latérale 66. On remarque sur la figure 6
que la liaison entre une résistance de détection 51 à 56 et la borne correspondante
fixée à la plaque isolante 48 est réalisée par un fil souple (voir le fil souple 67
pour la borne 60, à l'intérieur du boîtier d'interface 49).
[0045] Selon un autre mode de réalisation de l'élément modulaire de détection 50, celui-ci
est fixé par sa membrane céramique 51 et, le cas échéant, par son boîtier d'interface
49 à un tronçon de conduite 70 susceptible d'être inséré de façon étanche entre deux
parties 68 et 69 de la conduite de refoulement d'une pompe (non représentée) afin
d'assurer la continuité de la conduite de refoulement. Le tronçon de conduite 70,
équipé de son élément modulaire de détection 50 fixé de façon amovible ou fixé à demeure
sur la partie de conduite centrale d'épaisseur plus réduite, constitue ainsi un bloc
détecteur amovible complet qui peut être inséré sur une conduite de refoulement ne
convenant pas pour la mesure de débit minimal et, le cas échéant, de la température
et de la pression, par exemple parce qu'elle présente une épaisseur trop importante
ou bien est réalisée en un matériau isolant thermique (béton armé, métal isolé, matière
synthétique, etc.).
[0046] Le tronçon de conduite insérable 70 représenté à la figure 6 comporte, à chacune
de ses extrémités, des flasques de montage 71 et 72 munis de moyens d'étanchéité tels
qu'un joint torique 73, 74 et destinés à coopérer par l'intermédiaire de vis d'assemblage
68a, 69a avec des flasques correspondants ménagés à chacune des extrémités des parties
de conduite de refoulement 68, 69.
[0047] Entre les flasques de montage, est ménagée la partie de conduite de refoulement 57
métallique, par exemple en un métal bon conducteur de la chaleur tel qu'un alliage
d'aluminium, qui prend rapidement la température du liquide en transit dans la conduite
de refoulement. La partie de conduite 57 présente une épaisseur réduite, assurant
néanmoins une résistance suffisante à la pression de refoulement mais qui fait apparaître
des contraintes et donc des déformations électriques, significatives à la surface
extérieure de la conduite sous l'effet de la pression de refoulement. L'épaisseur
réduite permet en outre une transmission rapide de la température du liquide refoulé
par la pompe à la surface extérieure de la conduite 57 sur laquelle sont collées,
par l'intermédiaire de la membrane céramique mince de support 51, les résistances
52 à 55 sensibles à la température et/ou aux déformations provoquées par les contraintes
de surface.
[0048] Selon un premier mode de réalisation des circuits électriques montés à l'intérieur
de l'élément modulaire, les résistances de mesure de température différentielle 52
(résistance chauffée) et 55 auxquelles sont affectés les indices respectifs T1 et
T2, sont alimentées par une source de courant continu 65 servant également au chauffage,
par l'intermédiaire de résistances d'ajustement correspondantes RT1 et RT2. Un capteur
de la tension différentielle VS2 entre les bornes 64 et 60 permet d'adresser au détecteur
extérieur de débit minimal 10a une tension qui est, en principe, directement proportionnelle
à l'écart de température T1-T2 entre les températures T1 et T2 et qui permet, par
ajustement de seuil, de détecter le débit minima de refoulement admissible pour la
pompe après démarrage. Pour un débit important dans la conduite de refoulement 57,
la puissance thermique de la résistance de chauffage 58 est presque complètement dissipée
dans le liquide refoulé et le signal de sortie aux bornes 60, 64 est très faible.
Le signal de sortie sur les bornes 61 permet de connaître à tout instant la température
à la surface extérieure de la conduite 57 et d'agir éventuellement lorsque cette température
est trop élevée, ce qui indique une température exagérée du fluide refoulé par la
pompe.
[0049] Le pont de mesure de la pression de refoulement du liquide dans la conduite 57 est
réalisé à l'aide des résistances 56 auxquelles sont ajoutés, le cas échéant, des éléments
de compensation en température: une résistance RP montée en parallèle à la résistance
56c, une résistance RS en série avec la résistance 56a et, si nécessaire, une résistance
RM montée entre les deux points milieux des deux branches du pont de mesure. Les résistances
de compensation en température sont nécessaires si la température à la surface de
la conduite 57 est susceptible de varier dans de grandes amplitudes. Le signal de
sortie VS1 capté aux bornes 62 est adressé au bloc détecteur de pression 10c.
[0050] Le deuxième mode de réalisation des circuits électriques de l'élément modulaire 50,
représenté à la figure 8, diffère de celui de la figure 7 essentiellement en ce qu'il
comporte, pour la mesure du débit minimal, un pont double de résistances qui permet
de mesurer avec une plus grande sensibilité des variations différentielles de température
de capteur provoquées par le débit de refoulement dans la conduite 57. Dans le circuit
de la figure 8, deux résistances de mesure de température 52 et 75 (notées T1, T4)
sont chauffées simultanément par une résistance de chauffage commune 58′ et sont alimentées
par une source de courant continu +/- (bornes 65) en série chacune avec une résistance
de mesure de température non chauffée respective 76 et 55. La tension différentielle
captée est ainsi fonction des écarts de température T1.T2-T3.T4 et permet de mieux
repérer la surchauffe relative des résistances chauffées 52 et 75.
[0051] Le montage des circuits électriques de l'élément modulaire 50 selon le schéma de
la figure 8 est utile, en particulier lorsque le fluide circulant dans la conduite
de refoulement 57 (par exemple de l'eau chaude de chauffage), est susceptible d'être
très chaud par rapport à l'ambiante.
[0052] Dans le mode de réalisation représenté à la figure 9 où les éléments remplissant
les mêmes fonctions qu'à la figure 6 portent les mêmes numéros de référence, l'élément
modulaire de détection 50 est intégré étroitement à un tronçon de conduite 70 qui,
comme le tronçon 70 de la figure 6, vient s'insérer de façon étanche entre deux parties
68, 69 de la conduite de refoulement d'une pompe (non représentée). Le tronçon 70
peut, par exemple, être réalisé en matière plastique moulée (usinée pour les petites
séries) de forte épaisseur pour recevoir le support de capteurs selon l'invention.
[0053] Un passage 77 est ménagé perpendiculairement à la paroi du tronçon de conduite en
formant un épaulement annulaire 78 sur lequel vient s'appliquer le bord (revêtu d'un
joint élastomère 79) d'un support 80 de forme générale plane (et ici circulaire) pour
les capteurs: de température 55, de température différentielle 52 pour la mesure du
débit minimal et de contrainte (jauge de contrainte non représentée) à résistances
électriques. Le support 80 est constitué de préférence par un disque de céramique
relativement mince (épaisseur de l'ordre de 1 mm) qui conduit bien la chaleur et qui
présente un diamètre compris de préférence entre 15 et 30 mm. Un support avantageux
s'est révélé présenter un diamètre de 18 mm et sa partie centrale "exposée", restée
libre après l'application du joint élastomère 79 sur l'épaulement 78 par l'effet de
serrage d'une bague de serrage rigide 81, présentait alors un diamètre de 10 mm. Les
capteurs de température simple 55 et différentiel (chauffé) 52, pratiquement identiques
à ceux représentés à la figure 6, sont également déposés par sérigraphie et fixés
par cuisson à 900°C sur la surface plane extérieure du support 80 dans la zone "exposée"
de 10 mm de diamètre, à distance l'un de l'autre, mais à une distance inférieure à
10 mm qui suffit cependant pour faire apparaître l'effet de chauffage sur le capteur
différentiel 52.
[0054] La résistance active 56a (soumise à des contraintes de traction ou de compression)
de la jauge de contrainte 56 est en général placée au centre de la zone exposée où
existent les contraintes maximales de flexion sur le support 80 en céramique d'environ
1 mm d'épaisseur, pincé sur toute sa périphérie par la bague rigide 81 vissée par
exemple dans un alésage fileté du passage 77.
[0055] Les fils de liaison des résistances électriques des capteurs déposées sur le support
80, sont logés dans une gaine 82 à la sortie du l'élément modulaire de détection 50
et ils aboutissent à un coupleur 83 assurant, de façon débrochable, l'interface de
liaison avec les câbles 60a, 64a vers le détecteur de débit minimum 10a, avec le câble
61a vers le détecteur de température du liquide 10b et avec les câbles 62a de détection
de la pression de refoulement.
[0056] L'élément modulaire de détection 50, tel que représenté à la figure 9, est en général
réalisé sous la forme d'un bloc amovible de faible longueur qui peut être inséré sur
la conduite de refoulement 68, 69 par des flasques ou bien peut être vissé sur des
embouts correspondant de la conduite de refoulement, la liaison vers l'organe de commande
électrique 10 s'effectuant par le coupleur débrochable 83. La forte épaisseur de paroi
du tronçon 70 permet d'utiliser, pour ce tronçon, un bloc de matière plastique moulé
peu onéreux, qui supporte sans dommage les températures d'eau chaude d'un circuit
de chauffage central. Les circuits des figures 7 et 8 sont, bien entendu, applicables
(sous une forme miniaturisée) sur le support 80 de 15 à 30 mm de diamètre représenté
sur la figure 9.
[0057] L'élément modulaire 50 qui forme un bloc interchangeable jusqu'au coupleur débrochable
83 peut comporter, dans certaines applications, un support 80 amovible jusqu'au coupleur
83. En cas de défaillance des circuits électriques et/ou électroniques montés sur
le support 80, celui-ci est alors extrait après dévissage ou dépose de la bague 81
et est remplacé par un autre support 80 coopérant avec le joint périphérique en élastomère
79. Compte tenu de la fragilité des résistances de mesure 52 à 56 et des difficultés
pour les coupler à l'organe de commande de pompe 10, la plupart des applications prévoient
cependant l'échange complet de l'élément modulaire de détection 50 avec son tronçon
de conduite 70.
[0058] Les dispositifs de commande d'une installation de pompage débitant sur un réseau
ou bien contrôlant le niveau d'une capacité remplie ou vidée par la pompe peuvent
utiliser l'élément modulaire de détection 50 fixé sur une conduite de refoulement
et relié à un organe de commande électrique 10 ou bien le bloc modulaire constitué
du tronçon de conduite 70 portant à demeure le bloc modulaire 50 relié de façon amovible
à l'organe de commande 10, pour remplacer le dispositif de régulation 11 représenté
à la figure 1. Le procédé et le dispositif de commande d'une installation de pompage
selon l'invention, ainsi que l'élément modulaire de détection qui s'y rapporte, ont
été illustrés pour une pompe entraînée par un moteur électrique, ce qui constitue
le cas le plus courant, mais ils peuvent, bien entendu, s'appliquer à des pompes entraînées
par d'autres moteurs, tels que des moteurs thermiques.
1.- Procédé de commande d'une installation de pompage comportant au moins une pompe (32)
entraînée par un moteur (33), un capteur (6, 7) de la pression de refoulement de la
pompe ou du niveau (N) d'une capacité (30) remplie ou vidée par la pompe, dans lequel
on déclenche la mise en marche du moteur de la pompe si le capteur de pression de
refoulement (6, 7) indique une pression inférieure à une valeur minimale de seuil
ou un niveau inférieur ou supérieur à un niveau de seuil et on arrête le moteur de
pompe lorsque le capteur de pression ou de niveau est excité, un système détecteur
de débit minimal (12) étant disposé dans la conduite de refoulement (1) de la pompe
et ladite pompe étant arrêtée, en position de sécurité ou d'alerte, lorsqu'après un
délai de temporisation de démarrage, ledit système détecteur de débit minimal (12)
n'est pas excité, caractérisé en ce qu'on utilise, dans le système détecteur de débit
minimal de refoulement:
- un élément chauffant (A, 58) appliqué sur la paroi extérieure de la conduite de
refoulement de la pompe, un premier capteur (B) de température de la température de
la paroi extérieure de la conduite de refoulement, placé à une distance suffisante
de l'élément chauffant pour ne pratiquement pas être soumis à l'influence thermique
de cet élément chauffant;
- un deuxième capteur (B′) de température de la paroi extérieure de la conduite de
refoulement (1), placé à proximité de l'élément chauffant (A) pour être chauffé par
ce dernier en l'absence d'un débit de liquide sensible dans la conduite de refoulement
(1); et
- un circuit électrique et/ou électronique de comparaison de l'échauffement du premier
capteur par rapport au deuxième, pour indiquer l'absence d'un débit de refoulement
suffisant en cas d'échauffement sensible du deuxième capteur par rapport au premier.
2.- Procédé de commande d'une installation de pompage comportant au moins une pompe (32)
entraînée par un moteur (33), un capteur (38) de la pression de refoulement de la
pompe ou du niveau (N) d'une capacité (30) remplie ou vidée par la pompe, dans lequel
on déclenche la mise en marche du moteur de la pompe si le capteur de pression de
refoulement (38) indique une pression inférieure à une valeur minimale de seuil ou
un niveau inférieur ou supérieur à un niveau de seuil et on arrête le moteur de pompe
(33) lorsque le capteur de pression (38) ou de niveau (N) est excité, un système détecteur
de débit minimal étant disposé dans la conduite de refoulement (37) de la pompe et
ladite pompe étant arrêtée, en position de sécurité ou d'alerte, lorsqu'après un délai
de temporisation de démarrage, ledit système détecteur de débit minimal n'est pas
excité, la pompe étant une pompe d'évacuation (32) sans clapet d'admission, apte à
réaliser la vidange d'un bassin de collecte (30), caractérisé en ce qu'on utilise
un capteur de pression (38) monté à demeure et de façon étanche sur la conduite de
refoulement (37) pour détecter la hauteur de liquide dans le bassin de collecte (30)
et déclencher la mise en marche de la pompe après dépassement d'une première valeur
de seuil de pression et, d'autre part, déclencher l'arrêt de la pompe lorsque la pression
dans la conduite de refoulement (37) devient inférieure à une deuxième valeur de seuil
de pression voisine de la pression atmosphérique.
3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on arrête le moteur (33) de
la pompe, après un délai de temporisation de démarrage, dans le cas où ledit capteur
de pression (38) n'indique pas une pression de refoulement supérieure à une troisième
valeur minimale de seuil, elle-même supérieure à la pression statique maximale du
liquide du bassin de collecte (30).
4.- Dispositif de commande d'une installation de pompage comportant au moins une pompe
entraînée par un moteur, un capteur (56) de la pression de refoulement de la pompe
ou du niveau (N) d'une capacité (30) remplie ou vidée par la pompe, ledit capteur
de pression ou de niveau étant relié à un organe de commande (10) du moteur de pompe,
ainsi qu'un capteur (12) de débit minimal de refoulement de la pompe relié à l'organe
de commande (10) du moteur de pompe pour déclencher l'arrêt dudit moteur après sa
mise en marche pendant un délai de temporisation si ledit capteur de débit n'indique
pas l'établissement dudit débit minimal, caractérisé en ce que le capteur de débit
minimal est constitué par un élément chauffant (A) appliqué sur la paroi extérieure
de la conduite de refoulement (1) de la pompe, par un premier capteur (B) de la température
de la paroi extérieure de la conduite de refoulement, placé à une distance de l'élément
chauffant suffisante pour ne pratiquement pas mesurer d'échauffement même en l'absence
de circulation de liquide dans la conduite de refoulement, par un deuxième capteur
(B′) de la température de la paroi extérieure de la conduite de refoulement, placé
à proximité de l'élément chauffant pour être chauffé par ce dernier lorsqu'aucun liquide
ne circule dans ladite conduite de refoulement, et par un circuit électrique et/ou
électronique (27) de comparaison de l'échauffement du premier capteur (B) par rapport
au deuxième (B′), apte à déterminer par cette comparaison l'établissement d'un débit
minimal de refoulement de la pompe.
5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le premier capteur de
température (B) est placé dans une position qui est sensiblement diamétralement opposée
à l'élément chauffant (A) et/ou au deuxième capteur (B′) sur la paroi extérieure de
la conduite de refoulement (1).
6.- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le deuxième capteur
de température (B′) est placé à proximité de l'élément chauffant (A) et en aval de
celui-ci par rapport au sens de refoulement normal (26) du liquide de la pompe.
7.- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le premier capteur
de température (B) est placé à proximité de l'élément chauffant (A) et en amont de
celui-ci par rapport au sens de refoulement normal (26) de la pompe.
8.- Dispositif de commande d'une installation de pompage comportant au moins une pompe
(32) entraînée par un moteur (33), un capteur (38) de la pression de refoulement de
la pompe ou du niveau (N) d'une capacité (30) remplie ou vidée par la pompe, ledit
capteur de pression ou de niveau étant relié à un organe de commande (10) du moteur
de pompe, ainsi qu'un capteur de débit minimal de refoulement de la pompe relié à
l'organe de commande (10) du moteur de pompe pour déclencher l'arrêt dudit moteur
après sa mise en marche pendant un délai de temporisation si ledit capteur de débit
n'indique pas l'établissement dudit débit minimal, le dispositif étant appliqué à
la régulation d'une pompe d'évacuation (32) sans clapet d'admission, apte à réaliser
la vidange d'un bassin de collecte (30), caractérisé en ce qu'il comporte un capteur
de pression (38) monté sur la conduite de refoulement (37) de la pompe et relié à
un organe de commande (39) du moteur de la pompe susceptible, d'une part, de déclencher
la mise en marche de la pompe (32) dès que la pression captée dans la conduite de
refoulement (37) dépasse une première valeur de seuil correspondant à un niveau (N)
prédéterminé dans le bassin de collecte et indicative de l'état de remplissage du
bassin de collecte (30) et, d'autre part, de déclencher l'arrêt de la pompe (32) lorsque
la pression captée dans la conduite de refoulement (37) est inférieure à une deuxième
valeur de seuil indicative de l'état de vidange du bassin de collecte et en ce que
ledit capteur de pression (38) est relié à l'organe de commande (39) de la pompe à
travers un circuit de sécurité (44) provoquant l'arrêt du moteur (33) de la pompe
en position de sécurité ou d'alerte lorsque, après un délai de temporisation au démarrage
du moteur de la pompe, la pression captée dans la conduite de refoulement (37) est
inférieure à une troisième valeur de seuil, elle-même supérieure à ladite première
valeur de seuil et correspondant à la marche en refoulement normal de la pompe.
9.- Dispositif de commande selon les revendications 4 à 8, caractérisé en ce que, lorsque
l'installation de pompage comprend un détecteur de niveau, celui-ci comporte une résistance
électrique (45) dont la valeur est nettement variable en fonction de la température
et qui est disposée sensiblement au niveau de consigne (N) à réguler par l'installation
de pompage, en ce que la résistance électrique (45) est parcourue par un courant électrique
de chauffage sensiblement constant, de manière que la résistance soit chaude lorsque
le liquide pompé n'a pas atteint le niveau de consigne (N) et soit nettement plus
froide lorsqu'elle est immergée dans le liquide pompé qui a atteint le niveau de consigne
(N), et en ce qu'un organe de comparaison des valeurs de la résistance (45) est apte
à délivrer un signal d'écart, indiquant que le niveau de consigne (N) est atteint.
10.- Elément modulaire de détection de débit minimal de liquide, dans une conduite de
refoulement de liquide, destiné en particulier à la mise en oeuvre du procédé de commande
selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un support (51, 57; 80)
destiné à être placé au contact direct du fluide circulant dans une conduite de refoulement
(68, 69) et sur lequel sont fixés au moins un premier capteur de température (55)
à résistance électrique variable en fonction de la température et au moins un deuxième
capteur de température (52) à résistance électrique variable en fonction de la température
et à chauffage électrique (58, 58′) de proximité, ce deuxième capteur (52) étant disposé
à distance du premier (55) et en ce que lesdits deux capteurs de température (52,
55) sont reliés chacun à au moins un organe de commande électrique et/ou électronique
(10).
11.- Elément modulaire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en
outre au moins un capteur de pression à jauge de contrainte électrique (56) fixée
sur le support (51, 57, 80) et reliée à au moins un organe de commande électrique
et/ou électronique (10).
12.- Elément modulaire selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'il est
fixé par son support (56, 51) et, le cas échéant, un boîtier d'interface (49), sur
un tronçon de conduite (70) qui est susceptible d'être inséré de façon étanche entre
deux parties (68, 69) de la conduite de refoulement afin d'assurer la continuité de
cette dernière et est réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur, pour constituer
avec ledit tronçon de conduite (70) un bloc intercalaire de détection de débit et,
le cas échéant, de température et de pression, du liquide refoulé dans la conduite
de refoulement (68, 69).
13.- Elément modulaire selon la revendication 12, caractérisé en ce que le support (51,
57) et, le cas échéant, un boîtier d'interface (49) sont fixés à demeure sur le tronçon
de conduite (70) pour constituer un bloc intercalaire amovible de détection de débit
et, le cas échéant, de température et de pression, du liquide refoulé dans la conduite
de refoulement.
14.- Elément modulaire selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que le tronçon
de conduite (70) comporte deux extrémités d'insertion étanche (71, 72), sur la conduite
de refoulement (68, 69) et, entre ces deux extrémités, au moins une partie de conduite
(57) d'épaisseur réduite susceptible d'être soumise à des contraintes de traction
ou ce compression significatives sous l'effet de la pression de refoulement et sur
la surface extérieure de laquelle est collée ou autrement adhérisée une membrane céramique
(51) sur laquelle sont fixés au moins deux capteurs de température (52, 55) et, le
cas échéant, au moins un capteur de pression (56) à jauge de contrainte électrique.
15.- Elément modulaire selon les revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'il est
constitué par un tronçon de conduite (70) qui est susceptible d'être inséré de façon
étanche entre deux parties (68, 69) de la conduite de refoulement afin d'assurer la
continuité de cette dernière, et dont la paroi est traversée par un passage (77) qui
est obturé transversalement par ledit support (80) de forme générale plane et qui
est appliqué de façon étanche par sa périphérie sur un épaulement annulaire d'appui
(78) ménagé dans ledit passage, afin de délimiter sur le support (80) une zone centrale
qui vient, du côté intérieur, au contact direct du liquide refoulé et qui porte, du
côté extérieur, lesdits capteurs (52, 55) ou jauge de contrainte à résistance intégrés
audit support (80) qui est réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur sous
une épaisseur propre à résister dans la zone centrale à la pression de refoulement
du liquide qui produit néanmoins, sur ladite zone centrale du support, des contraintes
de traction et/ou de compression sensibles.
16.- Elément modulaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que la périphérie
du support (80) porte au moins sur un joint d'étanchéité (79) interposé entre l'épaulement
annulaire (78) du passage (77) et le support (80) et en ce qu'une bague de serrage
rigide (81) en appui sur le corps du tronçon de conduite (70) presse le support (80)
vers l'épaulement.