Brevet FR2016629A1 — publié le 19700508

La présente invention se rapporte à une pompe centrifuge à combustible destinée à être immergée dans le réservoir de combus tible d'une automobile. D'importantes caractéristiques qu'on désire obtenir dans ces pompes à combustible consistent dans l'absence de bouchon de vapeur, la compacité de la construction, le refroidissement efficace du moteur de la pompe, la simplicité de la structure de l'assemblage, et un fonctionnement sa défaillance pendant un temps de longueur indéfinie sans nécessiter aucune intervention d'entretien. Un but de l'invention est de répondre à ces exigences avec un degré de satisfaction supérieur à celui qui était obtenu dans les pompes à combustible de la technique antérieure qui étaient montées dans les réservoirs. Le bpuchon de vapeur risque de se produire dans ces pompes en raison du fait que le réservoir d'essence est chauffé par l'air chaud soufflé de lavant vers l'arrière par le moteur, ainsi que par le silencieux et les tuyaux d'échappement, et peut ainsi atteindre des températures considérablement supérieures à la température ambiante. I1 se produit une certaine vaporisation du combustible contenu dans le réservoir, en particulier en raison du fait que l'essence continent des constituants légers qui commencent à bouillir au-dessous de 38 C. Le résultat est qu'il se forme une bulle de vapeur sur le rotor de la pompe et que, lorsque la température croit, cette bulle grossit de plus en plus pour atteindre finalement un point auquel la,pompe ne refoule plus le combustible. L'invention a pour objet une pompe à combustible destinée à être montée sur le fond du réservoir ;l'essence d'une automobile. Cette pompe comprend un moteur électrique à courant continu et à axe vertical. La carcasse du moteur est formée d'un cylindre métallique m-lni de flasques d'extrémité en matière plastique et qui constituent eux-mêmes les flasques du corps en matière plastique de la pompe. Les flasques forment des portées pour l'arbre-du moteur et des passages pour le combustible et la vapeur et le flasque supérieur reçoit les balais du moteur et porte des raccords destinés à recevoir les fils reliés aux balais. Un rotor centr;ue est monté sur l'extrémité inférieure de l'arbre, dans uae chambre de réception du combustible qui est formée dans le fond du corps @@ boîtier de la pompe.Cette chambre forme es espaces de dégagement autour du rotor -wai permettent à la vapeur séparée du combustible le contourner le rotor pour passer sur sa face supérieure et pénétrer ensuite par une ouverture axiale dans la partie inférieure du boltier. Le boîtier comprend des nervures intérieures longitudinales dans lesquelles la carcasse du moteur s'ajuste exactetoent et les nervures divisent à joint étanche l'espace compris entre la carcasse du moteur et le boîtier de la pompe en plusieurs passages séparés pour le combustible et la vapeur. En s'écoulant le long de la carcasse du moteur le combustible et la vapeur servent à refroidir ce moiteur. Les divers éléments de la structure du moteur sont agencés et construits de telle façon que l'on a simplement à introduire la plupart des éléments importants dans le boîtier extérieur sans avoir à effectuer aucune opération d'assemblage autre que l'insertion des éléments. les opérations finales d'assemblage et de scellement soit limitées aux deux phases relativement simples consistant à sceller les deux flasques principaux sur le boîtier extérieur, près quoi ou emmanche un capuchon formant recouvrement extérieur et entrée de la pompe en place à l'extrémité inférieure du boîtier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif et nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin, la figure 1 est une vue de dessus de la pompe; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 la figure 1; la figure 3 est une vue partielle en.coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; les figures 4 et 5 sont des demi-vues qui représentent respecti- vement la face supérieure et la face inférieure du rotor; la figure 5 est une vue en coupe sélective prise suivant la ligne 6-6 de la figure 2; la figure 7 est une vue partielle, en coupe, à échelle agrandie, montrant la partie inférieure de la pompe; la figure 5 est une rtae en coupe prise suivant la ligne 8-8 de la figure 2. La pompe à combustible, qui peut être posée sur le fond du r*ser- Noir, fl,T1me représenté -tns le brevet des Etats-Unis d'Anérique numéro 3.090.318 et 3.294.025, comprend un boîtier extérieur 10 formé d'une matière plastique qui présenteune faible affinité pour les substances contsminantes avec lesquelles elle peut se trouver éventuellement en présence. Une matière plastique appropriée est constituée par une résine d'acétal.Le boîtier 10 comprend un élément cylindrique 12 de gran- de longueur, un élément supérieur 14 et une entrée 16 à sa partie inférieure, ainsi qu'une crépine ou filtre 18 en toile métallique pour l'entrée 16. Un organe de fixation en caoutchouc 20 peut être fixé à la face inférieure de la pompe. A l'intérieur du boîtier 18 est placé un moteur électrique 22 à courant continu qui comprend un collecteur 24 et un stator 26 à aimant permanent. La partie supérieure 28 de l'arbre du moteur est engagée dans un alésage de l'élément terminal supérieur 14 qui constitue une portée pour l'arbre Le stator 26 est fixé dans un cylindre métallique 30 qui est lui-meme fermé par la partie centrale 32 de l'élément supérieur 14 et par le flasque inférieur 34, lequel forme une portée pour la partie 36 de l'arbre du moteur. Le flasque 34 est encastré sans jeu par son extrémité supérieure dans la surface interne de l'ex- trémité inférieure de la carcasse 30. Le flasque 34 est également muni d'une patte porteuse 34A et d'une patte porteuse 34B.Etant donné que les pattes 34A et 34B sont séparées, elles définissent entre elles une ou plusieurs ouvertures 34C. Le flasque 34 présente une fente étroite qui s'étend sur une partie de son extrémité supérieure et qui définit un conduit 35. Le flasque supérieur 14 contient deux balais 37, 38, qui s'ap- puient sur le collecteur 24, ainsi que deux conducteurs 39, 40 qui son connectés aux balais. Il est prévu un raccord de sortie 42 pour le combustible et un autre raccord de sortie 44 pour la vapeur, ce dernie portant un chapeau 46. Le flasque supérieur 14 peut être scellé sur le boîtier 12 par une bague 48. Le boîtier 12 présente trois nervures ver ticales 51, 52 et 53, qui s'étendent d'une cloison 54 au flasque supérieur 14. les nervures sont striées longitudinalement pour former des joints étanches aux liquides et aux vapeurs sur la carcasse 30 du moteur, laquelle est maintenue par ces nervures centrée dans le boîtier 12 et à un certain écartement de ce boîtier. Les espaces compris entre le boîtier 12 et la carcasse 30 forment des canaux ou conduits séparés 56, 57, 58 pour le passage du combustible et de la vapeur. Le flasque supérieur 14 présente des conduits 60 et 62 qui relient les conduits ! 56 et 58 aux sorties 42 et 44 respectivement. A la partie inférieure de la carcasse 10 est prévue une plaque perforée 64 à travers laquelle le combustible arrivant par l'entrée 16 pénètre dans la chambre 65 de la pompe. Le rotor 70 comporte un moyeu 71 monté sur l'extrémité de l'arbre 36. La face inférieure du rotor 70 porte des aubes incurvées 72 formées sur un disque 74 tandis que la face supérieure porte une nervure 76 et de petites aubes péri sphériques 78 de faible longueur, à l'extérieur de la nervure 76. La chambre 66 comprend une volute 80 et une sortie .e volute 82 à trE,- vers laquelle le combustible s'écoule de bas e. aut pour passer dans les conduits 56 et 60 et aboutir à la sortie de combustible 42. La chambre 66 ménage autour du rotor 70 un espace de dégagement suffisant pour le mouvement de la vapeur. L'effet centrifuge que le rotor exerce sur le combustible liquide propulse ce combustible à travers la volute 80 et la sortie 82 mais la vapeur est forcée par la pression du fluide à passer sur la face supérieure du rotor ou dans la partie supérieure de la chambre 66 et à s'écouler dans la zone à bas se pression existant sur la partie centrale supérieure 84 du rotor. La vapeur s 'échappe ensuite sous forme de bulles à travers l'ouvertu- re 86 de la cloison 54 puis à travers l'espace 34C du flasque 34. La vapeur s'élève ensuite par les conduits 57 et 58, le conduit 62 et la sortie 44. Le fonctionnement de la pompe résulte de façon.évidente de la description donnée ci-dessus. La pompe est montée fixe sur le fond d'un réservoir de combustible par des moyens quelconques appropriés. Le combustible pénètre par le filtre 18 et traverse la plaque perforée 64 pour pénétrer dans la chambre de pompe 66. Les aubes 72 formées sur la face inférieure du rotor obligent le combustible liquide à circuler et à s'éloigner du centre pour passer dans la volute 80 et dans l'ouverture 82 puis à monter dans le conduit 56 pour-aboutir à l'ouverture 42, qui naturellement est reliée au carburateur par une conduite de combustible. En passant dans le conduit 56, le combustible lèche une partie importante de la surface de la carcasse métallique 30 du moteur et sert ainsi à refroidir le moteur. Une partie du combustible (qui est maintenant sous press-ion) contenue dans le conduit 56 traverse le passage 35 du flasque 34 pour s'élever à travers l'intérieur du moteur afin d'assurer un refro;dissement supplémentaire de ce moteur.Cette partie du combustible en courant ascendant sort de ltenceinte du moteur par le eu existant dans le palier qui entoure la partie 28 de l'arbre du moteur e sté ève ensuite à travers l'étranglement 15 pour sortir à travers le las- ;. La vapeur contenue dans le combustible passe dans le dégagement qui entoure le rotor 70 et s'élève jusqu' à la face supérieure de ce rotor. Le combustible liquide qui tend àcontourner le rot or pour parvenir sur sa face supérieure est renvoyé par les aubes périphériques 74 de cette face supérieure, tandis que la nervure 76 forme une barrière qui s'oppose à l'écoulement du liquide sur la face supérieure du rotor.Au contraire, la vapeur s'écoule le long de la paroi supérieure de la chambre 66 et passe au-dessus' de la barrière 76 de ce rotor pour s'échapper ensuite par les ouvertures 86 et 88, les conduits 57 et 58 et etre renvoyée au réservoir de combustible à travers la sortie 44. Dans les conduits 57 et 58, la vapeur s'écoule le long de la carcasse 30 du moteur et contribue à refroidir ce moteur. il convient de mentionner que la patte 34A du flasque 34 a une largeur suffisante pour-couvrir l'espace compris entre les nervures 51 et 52, de sorte qu'elle ferme la longueur du conduit 56 qui est-défini par le flasque 34. La carcasse 30 définit le reste du conduit 56. L'assemblage de l'ensemble moteur-pompe est simple et facile. On glisse le rotor du moteur dans le stator 26, qui comprend dé?: la carcasse 30. On glisse ensuite le flasque inférieur 34 sur l'ex- -mité inférieure de l'arbre du rotor puis le flasque supérieur 14 sur l'autre extrémité. Le sous-ensemble ainsi obtenu est ensuite emmanché à force dans le boîtier 12 jusqutà ce que le flasque 34 s'appuie sur la cloison 54. il est nécessaire d'emmancher la carcasse 30 à force dans le boîtier 12 parce qu'il existe un ajustement à serrage entre les nervures 51, 52 et 53, cet ajustement donnant lieu aux joints étanches men- tionnés plus haut. L'opération suivante de l'assemblage consiste à monter le rotor 70 de la pompe et la plaque perforée 64. Pour fixer la plaque 64 en place, on roule le bord du boîtier sur la plaque, par exemple en chauffant. On emmanche ensuite le capuchon d'entrée en position. Si l'on utilise un ajustement à force, il n'est pas nécessaire de fixer le capuchon d'entrée d'une autre façon. L'opération finale d'assemblage consiste dans le montage de la bague de fixation 48, qui peut être soudée par la chaleur ou collée en position. Ceci complète la partie principale de l'opération d'assemblage. Les fils conducteurs électriques et les balais peuvent être montés à un instant quelconque approprié de l'assemblage. il va de soi que l'invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif et que l'on pourra apporter à la forme de réalisation décrite et représentée diverses modifications et variantes sans pour cela sortir du domaine de l'invention. REVEICAT IONS 1. Pompe électrique à combustible destinée à être utilisée dans un réservoir de combustible liquide, cette pompe étant caractérisée en ce qu elle comprend un moteur électrique destiné à être monté verticalement et comportant un arbre qui se prolonge vers le bas, un rotor de pompe centrifuge monté sur l'arbre, un boîtier cylindrique de forme allongée, en matière plastique, qui enferme le moteur et le rotor de pompe, ce rotor comprenant un disque circulaire qui porte sur sa face inférieure des aubes orientées vers l'extérieur, des moyens qui font obstacle à l'écoulement radial du combustible liquide le long de la face supérieure de ce disque, le boîtier comprenant un conduit d'entrée du combustible qui aboutit à la face inférieure du rotor de pompe et un conduit de sortie du combustible adjacent à la périphérie de ce rotor, le boîtier présentant également un passage permettant à la vapeur de contourner le rotor de pompe pour passer de la partie inférieure à une partie centrale de sa face supérieure, et un conduit de sortie qui traverse le boîtier de bas en haut en partant de la partie centrale de la face supérieure du rotor de pompe, pour laisser échapper la vapeur qui a été séparée du combustible par ce rotor. 2. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier comporte plusieurs nervures intérieures verticales, une carcasse métallique cylindrique qui entoure le moteur étant placée dans le boîtier et en contact à joint étanche avec les nervures, l'espace défini par les parties de la paroi du boîtier et de la carcasse entre deux des nervures formant un conduit qui communique avec le passage de sortie de la vapeur, tandis qu'un autre espace défini par d'autres parties des parois du boîtier et de la carcasse forme un conduit de passage du combustible qui communique avec la sortie de combustible. 3. Pompe suivant la revendicaton 2, caractérisée en ce que la carcasse du moteur s'étend le long de la maJeure partie ies conduits définis par les nervures de sorte que la vapeur et le combustible qui s'écoulent Jars tes co:uits refroidissent le moteur. 4. or0 électrique suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend r flasque ui ferme la partie inférieure de la carcasse du moteur, ce flaie présentant une portée exactement ajustée sur l'arbre du mot-cur, C flasque comportant une partie qui s'détend entre deux des nervures pour séparer le conduit de combustible compris entre ces nervures du conduit de passage ae la vapeur. 5. Pompe électrique =s.ivit la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend un flasque supérieur en matière plastique des tiné à s'ajuster sur la partie supérieure du bottier et comportant une partie inférieure qui est en contact avec la carcasse du moteur et qui ferme cette carcasse, ce flasque supérieur présentant Jeux ouvertures verticales pour le passage de Jeux balais du moteur,ce flasque supérieur présentant également un alésage pour recevoir une part le supérieure de l'arbre du moteur, ainsi que des sorties séparées pour la vapeur et le combustible. 6. Pompe électrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens qui empêchent le combustible liquide de s'écouler radialement sur la face supérieure du disque du rotor de pompe comprennent une nervure annulaire fermée, formée sur la face supérieure de ce disque. 7. Pompe électrique suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la face supérieure du disque du rotor de pompe porte des aubes qui s'étendent de la nervure annulaire à la périphérie de ce disque.