Brevet FR2251732A1 — publié le 19750613

La présente invention se rapporte à une pompe volumétrique à piston, en particulier, à une pompe d'alimentation de carburant pour installations de chauffe dont la chambre de sortie est iso lée du conduit de sortie par une soupape. Dans les pompes volumétriques connues,pour de petits débits de liquide, du type ci-dessus, en particulier pour des débits égaux ou inférieurs à 2 litres/heure, il est extrêmement important que la chambre de sortie soit complètement remplie pour assurer un dosage précis du liquide. Le remplissage complet du cylindre de la pompe est réalisé dans les pompes volumétriques à simple effet connues pour des liquides à bas point d'ébullition, par exemple dans les pompes d'injection de carburant, à l'aide d'une seconde pompe qui alimente l'entrée de la première sous pression. Toutefois, ces pompes, dont l'entrée est le plus souvent commandée par le piston, si elles permettent une mesure précise du débit, ont le défaut d'être très compliquées et encombrantes.En effet, elles nécessitent généralement trois soupapes, notamment, une soupape d'aspiration et une soupape de refoulement à la pompe d'entrée, et au moins une soupape à la pompe de sortie. Pour simplifier la construction et diminuer l'encombrement, on.a également réalisé des pompes volumétriques à piston à simple effet, dans lesquelles la pompe d'alimentation ou d'entrée a été supprimée, et où la fonction d'aspiration a été transférée à la pompe de sortie ou de dosage. Dans toutes ces pompes volumétriques connues, l'admission du liquide est commandée par une soupape d'aspiration influencée par le courant de liquide. Toutefois, l'inconvénient de ces pompes est de présenter un espace mort relativement grand, dû à la présence de la soupape d'aspiration, à quoi s'ajoute la résistance à la circulation que présente cette soupape. Dans d'autres pompes volumétriques connues à piston à simple effet, qui sont, de préférence, des pompes d'alimentation de carburant pour installations de chauffe, l'admission du liquide est commandée par le piston. Ceci permet de maintenir l'espace mort relativement petit, mais, par contre, on constate dans le cylindre de la pompe des phénomènes de dépression et de cavitation. En particulier, dans le cas où la pompe assure la circulation de liquides à bas point d'ébullition, on constate une formation indésirable de bulles de vapeur qui empechent de remplir complètement le cylindre, et, de ce fait, affectent la précision de dosage ou d'alimentation. Le but de la présente invention est de fournir une pompe volumétrique du type spécifié ci-dessus,qui est relativement simple et peu encombrante, qui délivre-une quantité mesurée bien précise, et qui, en outre, permet de faire circuler des liquides à bas point d'ébullition. L'invention atteint ses buts en ce que la chambre de sortie représentant l'étage de dosage ou de mesure de la pompe à double effet est reliée à la chambre d'entrée représentant l'étage de circulation et d'aspiration par un conduit étranglé,et en ce qu'elle est isolée du conduit d'entrée par une soupape d'aspira- tion. La construction conforme à l'invention produit une pompe volumétrique à piston à double effet qui assure un remplissage complet du cylindre et, de ce fait, une précision de mesure élevée, tout en simplifiant considérablement la structure et l'encombrement de celle-ci. De plus, la pression développée par l'étage de circulation empêche la formation de bulles de vapeur et permet un dosage précis de liquides à bas point d'ébullition.En outre, la construction de l'invention permet de produire une pompe volumétrique à piston dans laquelle la soupape séparant la chambre de sortie de l'étage de mesure du conduit de sortie peut être réalisée avec un espace mort réduit, tandis que la soupape entre la chambre d'aspiration de l'étage de circulation et le conduit d'arrivée peut étre constituée par une soupape à clapet ou à languette n'opposant qu'une faible résistance à la circulation. De surcroit, le mode de construction préconisé par l'invention permet de produire une pompe volumétrique à piston ne nécessitant que deux soupapes. Selon une autre particularité de l'invention, le piston à double effet, quand il est dans sa position de repos1 agit sur l'obturateur de la soupape d'entrée ou d'aspiration et maintient celui-ci fermé. Par ce moyen, on supprime un certain nombre de pieces, tout en simplifiant la structure des pièces correspondantes de la pompe à carburant, et en réalisant une étanchéité parfaite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexe dans lequel: - la Fig. l est une coupe axiale schématique à travers une pompe volumétrique à piston conforme à l'invention; - la Fig. 2 est une vue analogue d'un autre exemple de réalisation d'une pompe volumétriue à piston conforme à l'invention; - la Fig. 3 illustre de la même manière un troisième mode d'exécution de la pompe volumétrique à piston selon l'invention; - la Fig. 4 montre, d'une manière analogue, un quatrième exemple de réalisation d'une-pompe volumétrique à piston conforme à l'invention; et, - la Fig. 5 est une coupe axiale à travers une pompe d'alimentation à piston pour installations de chauffe conforme à l'invention. La pompe volumétrique représentée sur la Fig. 1 comprend un piston 1 à double effet se déplaçant dans un cylindre 2. Le piston délimite une chambre de sortie 5 dont la communication avec le conduit de sortie est fermée par une soupape 4, cette chambre formant l'espace de dosage ou de mesure, tandis que la chambre d'entrée 6 est isolée du conduit d'entrée ou d'arrivée par une soupape d'aspiration 3, du type clapet. Un conduit à étranglement 7 relie la chambre d'entrée 6 à la chambre de sortie 5. Ce conduit peut prendre une autre forme que celle représentée,et il pourrait même être aménagé dans le piston. Quand le piston à double effet 1 se déplace vers le bas, le liquide remplissant la chambre 6 est refoulé à travers le conduit étranglé 7 dans la chambre de sortie 5, cependant que la soupape d'entrée 3 et la soupape de sortie 4 restent fermées. Ainsi, la chambre 5 se remplit automatiquement de liquide, du fait que la quantité de liquide refoulée de la chambre 6 a au moins le même volume que celui reçu dans la chambre de sortie 5. Ainsi, il ne peut pas se- produire d'aspiration, de cavitation, ni un dégagement de bulles de vapeur dans la chambre de sortie 5. Dans la pompe volumétrique de la Fig. 5 r 5, l'influence de la tige du piston peut être négligée. Sa présence provoque une évacuation partielle mesurée du liquide dans le conduit de sortie à travers la soupape 4 pendant la descente du piston 1. Quand le piston 1 s'élève ensuite, le liquide enfermé dans la chambre de sortie 5 est refoulé, de façon mesurée, par suite de l'ouverture de la soupape 4, dans le conduit de sortie, en même temps que l'ou- verture de la soupape 3 permet au liquide du conduit d'arrivée d'affluer dans la chambre d'entrée 6. La quantité de liquide de la chambre de sortie 5 qui reflue par le conduit étranglé 7 dans la chambre d'entrée 6 pendant la course d'aspiration du piston est négligeable lorsque la contre-pression régnant dans le conduit de sortie et qui s'oppose à l'action de la pompe est faible, et si la vitesse de son piston, c'est-à-dire, si la cadence de fonctionnement de celui-ci, est assez élevée. D'ailleurs, la proportion du liquide qui reflue par le conduit étranglé 7 pendant la course d'aspiration du piston est constante, et n'affecte pas la precision de mesure si la fréquence et l'amplitude des mouvements du piston, ainsi que la pression dans le conduit d'aspiration, sont approximativement constantes. Ces conditions sont généralement satisfaites dans les installations d'alimentation de carburant. Dans le mode de réalisation représenté sur la Fig. 2, la chambre de sortie 5 de la pompe volumétrique est reliée à la chambre d'entrée ou d'aspiration 6 par un intervalle 7 ménagé entre le piston 1 et la paroi du cylindre 2. L'intervalle 8 résulte du jeu entre le piston 1 et la paroi du cylindre 2 et peut, par conséquent, être obtenu sans aucune complication. En outre, l'étranglement produit par l'intervalle 8 peut être facilement ajusté, suivant l'application à laquelle la pompe volumétrique est destinée, en changeant le piston 1. Dans le mode de réalisation de la Fig. 3, la chambre de sortie 6 de la pompe volumétrique est reliée,par un décrochement 10 de la paroi du cylindre 2,à un Accumulateur hydraulique 9 comportant-une membrane élastique et qui reçoit temporairement,sous pression, le liquide refoulé hors de la chambre 6. La longueur axiale du décrochement 10 est légèrement supérieure à celle du piston à double effet 1, de sorte que, quand le piston arrive à son point mort inférieur, ce décrochement fait communiquer l'accumulateur 9 avec la chambre de sortie 5. A ce moment, le liquide sous pression remplissant l'accumul teur 9 est injecté dans la chambre de sortie 5 et remplit celle-ci complètement, cependant que les bulles de vapeur éventuellement présentes, du fait de la pression, se condensent. Dans la forme de réalisation de la Fig. 4, le piston à double effet 1 de la pompe volusmetrique comporte un prolongement 11 qui, au repos, tient l'obturateur de la soupape d'entrez 3 fermé, en interdisant ainsi la circulation du liquide. Ainsi, une soupape d'arrêt spéciale devient superflue. L'actionnement du piston est assuré par un électro-aimant 15 alimenté en courant alternatif et comportant des diodes semiconductrices de redressement. Le piston 1 est en une matière ferromagnétique. Ce mode d'actionnement électromagnétique permet de réaliser une pompe hermétique et supprime l'influence mentionnée de la tige de piston. La Fig. 5 montre un exemple de réalisation d'une pompe d'alimentation de carburant pour installations de combustion dans lequel la chambre d'entrée 6 a été agrandie et reçoit une armature 16 fixée sur le piston à double effet. Au repos, le piston 1 tient fermée une languette mobile 14, constituant l'obturateur de la soupape d'entrée 3, contre un disque fixe en matière élastique 13. Quand la bobine 15 de l'électro-aimant est excitée, son armature 16 et le piston 1 se déplacent vers le haut, à llen- contre de l'action d'un ressort de rappel, ce qui a pour premier effet de dégager l'obturateur 14 de la soupape d'entrée 3. Ensuite, le bord superleur du piston 1 couvre les ouvertures 18 de la paroi du cylindre 2,de sorte que le liquide enfermé dans la chambre de sortie 8 est refoule à travers la soupape 4 dans le conduit de sortie. simultanément, une certaine quantité de liquide frais afflue, par la soupape d'aspiration 3,dans la chambre d'entrée 6. Quand la bobine electromagnetique cesse d'être excitée, le ressort de rappel 20 ramène le piston l, avec l'armature 16, vers le bas. Ceci provoque la fermeture de la soupape d'entrée 3, de sorte que le liquide contenu dans la chambre d'entrée 6 est refoulé sous pression par les canaux radiaux 19 et une large fente du disque 13 entourant la languette 14 dans l'accumulateur formé de la cavité 12 et du disque élastique 13. Avant de parvenir à sa position de repos, le piston 1 découvre les ouvertures 18. Ceci permet à laquantité de liquide contenue dans l'accumulateur de refluer, par les canaux 19 et la chambre d'entrée 6, dans la chambre de sortie 5 en remplissant celle-ci complètement. Le remplissage complet de la chambre de sortie 5 est assuré par le fait que la quantité de liquide refoulée dans l'accumulateur est égale au volume des cette chambre 5,de sorte qu'une pression subsiste dans l'accumulateur dans la chambre d'entrée 6 et dans la chambre de sortie 5, tant que cette dernière n' est pas completement remplie. Les bulles de vapeur éventuellement présentes se condensent sous l'action de la pression. Dans la région de la cavité l2, le disque élastique 13 pourrait aussi être renforcé par un ressort plat annulaire, nonreprésenté. En variante, cette action pourrait aussi être assurée par un coussin pneumatique. L'influence de la tige de piston,qui a été évoquée en référence à la Fig. 1, permet un autre mode de réalisation avantageux de l'objet de l'invention, notamment, en augmentant le diamètre de cette tige de piston. En effet, en calculant judicieusement le rapport entre la section de la tige de piston et celle du piston à double effet 1, il est possible de faire en sorte que, dans les deux directions de la course du piston, la même fraction du liquide soit refoulée par la soupape 4 dans le conduit de sortie. Ainsi, le fonctionnement intermittent classique de la pompe volumétrique devient presque continu, tout en conservant les autres avantages décrits ci-dessus. De plus, par un choix judicieux du rapport ci-dessus des sections du piston et de sa tige, on peut modifier, presque à volonté, la proportion du liquide déplacée par le piston pendant sa course en avant, comparativement à celle déplacée pendant la course de retour. REVENDICATIONS 1. Pompe volumétrique à piston, en particulier, pompe d'alimentation de carburant pour installations de chauffe dont la chambre de sortie est isolée du conduit de sortie par une soupape, caractérisée en ce que la chambre de sortie (5) représentant l'étage de dosage ou de mesure de la pompe à double effet est reliée à la chambre d'entrée (6) représentant l'étage de circulation et d'aspiration par un conduit étranglé (7),et en ce qu'elle est isolée du conduit d'entrée par une soupape d'aspiration (3). 2. Pompe volumétrique à piston selon la revendication l,carac- térisée en ce que la chambre d'entrée 6 de la pompe est reliée à sa chambre de sortie-(5) par l'intervalle (8) entre le piston (1) et la paroi du cylindre (2). 3. Pompe volumétrique à piston selon la revendication l,carac- térisée en ce que la chambre d'entrée (6) est reliée à un accumulateur hydraulique (9) qui conserve temporairement, sous pression, le liquide devant être refoulé dans la chambre d'entrée (6). 4. Pompe volumétrique à piston selon la revendication l,carac- térisée en ce que l'obturateur (14) de la soupape d'aspiration (3) est constitué par une languette mobile (14) formée dans un disque fixe (13) fait d'une matière élastique. 5. Pompe volumétrique à piston selon les revendications 3 et 4, caractérisée en ce que l'accumulateur hydEnlique (9) comporte une cavité (12) reliée à la chambre d'entrée (6) de la pompe dans laquelle est logé le disque élastique portant la languette mobile (14) de la soupape d'aspiration ou d'entrée (3), ce disqu & s'ap- pliquant, sous l'action du liquide refoulé dans la chambre d'entrée, dans des évidements appropriés de la cavité (12). 6. Pompe volumétrique à piston selon la revendication 5,carac térisée en ce que le disque élastique (13) est soutenu, dans la région de la cavité (12) par un ressort plat annulaire. 7. Pompe volumétrique à piston selon la revendication 5,caractérisée en ce que le disque élastique (13) est soutenu, dans la région de la cavité (12), par un coussin pneumatique. 8. - Pompe volumétrique à piston selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, dans sa position de repos, le piston à double effet (1) tient l'obturateur (14) de la soupape d'aspiration (3) fermé. 9. Pompe volumétrique a piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que,en changeant le piston de façon à modifier le rapport de l'aire de la section de celui-ci par rapport à l'aire de la section de sa tige, les proportions des quantités de liquide dosées pendant la course en avant du piston et pendant sa course de retour -sont variables.