Brevet FR2276481A1 — publié le 19760123

la présente invention concerne les équipements destinés à pomper les gaz et liquibs, notamment les pompes à piston. Cette invention peut être appliquée pour pomper les gaz dans les récipients clos, ainsi que pour pomper des liquides tels que, par exemple : lait, bière, pétrole, etc. la pompe peut être mise en action soit à la main, soit à l'aide d'une commande mécanique. I1 est plus avantageux d'utiliser cette invention dans la construction des vélocipèdes et des véhicules automobiles pour pomper les pneumatiques des moyens de transport, ainsi que pour gonfler les balles de sports et les jouets pneumatiques, et aussi pour les pulvérisateurs. On connaît largement une pompe à piston, dans laquelle le piston, logé dans un corps et rendu étanche par rapport à lui, est calé sur une tige qui sort à l'extérieur du corps. le piston d'une telle pompe est réalisé en ce cas sous forme d'un manchon en cuvette. Son fond, pourvu d'un orifice, est fixé sur la tige à l'aide d'un embout. Une extrémité dudit embout est engagée dans la tige, tandis que l'autre renferme un écrou et un contre-écrou, qui appliquent le manchon, par l'intermédiaire de rondelles, sur la face de la tige. La partie cylindrique du manchon fait fonction de piston monté dans le corps de la pompe avec serrage. En règle générale, le manchon est fabriqué à partir de cuir technique de haute qualité, par formage suivi d'une imprégnation avec un mélange huileux résistant, en vue de lui conférer de ltélasticité. L'extrémité libre de la tige porte une poignée servant à déplacer le piston dans le corps. La pompe de conception connue est caractérisée par une série d'inconvénients, parmi lesquels figure la fabrication compliquée du manchon en cuir et une fiabilité relativement médiocre en fonctionnement. Cet inconvénient est dû au fait que la structure molle du cuir et sa basse élasticité conduisent à un contact insuffisamment intime entre la surface de la partie cylindrique du manchon et la surface du corps. En conséquence, ltétanchéité diminue et donc le débit de la pompe décroît. En plus, les manchons en cuir se déforcent à la suite du séchage et de la contraction, ce qui nuit davantage à la compression et nécessite les désassemblages fréquents de la pompe pour redresser le manchon. Un autre inconvénient de la pompe connue consiste en ce que pendant la course retour du piston, il se crée une dépression dans l'enceinte, ce qui réduit le débit de la pompe. La dépression à lieu à la suite de la pénétration de l'air dans l'enceinte au-dessous du piston à travers les jeux et les jonctions peu étanches entre la partie cylindrique du ;apzichon et le corps, qui se forment lors de la compression du manchon sous l'action de la différence de pression dans les enceintes au-dessous et au-dessus du piston. Du fait que l'élasticité du manchon est médiocre, il se forme des jeux dont la surface est insuffisante pour assurer l'arrivée d'air dans l'enceinte au-dessous du piston. En conséquence, la pression dans l'enceinte au-dessous du piston ne peut pas s'égaliser avec la pression atmosphérique. On supprime partiellement cet inconvénient en perçant un orifice dans la partie supérieure du corps pour l'arrivée d'air.Cependant, le frottement du manchon aux arêtes de l'orifice provoque une usure beaucoup plus intensive. Pendant la course active du piston, l'air dans l'enceinte au-dessous du piston est comprimé progressivement, et en remplissant le manchon en forme de cuvette, augmente l'effort qui applique sa partie cylindrique au corps. Ainsi, l'étanchéité ne s'établit qu'après un certain déplacement du piston, ce qui se traduit par une réduction du débit de la pompe. En plus, le piston réalisant sa course active doit surmonter des forces notables dues au frottement entre la partie cylindrique du manchon et le corps. Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients précités. Pour atteindre ce but, il fallait donc mettre au point une pompe dont le piston serait de construction simple et fiable en utilisation. Ce problème est résolu grâce à une pompe à piston, dans laquelle le piston, logé dans un corps et rendu étanche par rapport à lui, est fixé sur une tige sortant à l'extérieur du corps, ladite pompe étant caractérisé, suivant l'inventiot, en ce que le piston est réalisé sous forme d'un corps cylindrique dont la surface latérale est pourvue d'une gorge mise en communication, par au moins un canal percé dans le corps du piston, avec l'enceinte se trouvant au-dessous du piston, tandis que la garniture d'étanchéité est réalisée sous forme d'un élément d'étanchéité en matériau élastique et disposé librement dans ladite rainure. Gråee à cette conception du piston, on réussit à remplir de fluide l'enceinte au-dessous du piston complètement et en temps opportun, ce qui se traduit par une stabilité de fonctionnement et par un débit élevé de la pompe. En plus, les pertes de puissance dues au frottement sont réduites, car la surface de contact entre l'élément d'étanchéité et le corps est de plusieurs fois inférieure à celle existant dans la pompe connue. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité est constitué par un cordon, ce qui permet de simplifier la conception de l'élément d'étanchéité et de réduire le prix de la pompe. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la gorge ménagée pour l'élément d'étanchéité est réalisée sous forme d'au moins une spire de spirale. La longueur du tronçon du cordon à partir duquel est fabriqué l'élément d'étanchéité dépasse de plus de 1,5 fois la longueur de la circonférence du piston, tandis que la section du cordon est rectangulaire. De cette façon on a réussi à augmenter notablement la durée de service de la pompe, car elle est déterminée principalement par la durée de l'usure de l'élément d'étanchéité. Dans la pompe réalisée conformément à l'invention, l'usure est compensée pendant une longue période grtce à l'élasticité du cordon disposé dans la gorge spirale du piston. On décrit ci-après des exemples concrets mais non limitatifs de réalisation de l'invention, avec références aux dessins annexés, qui représentent : - la figure 1, une pompe à piston conforme à l'invention, en coupe longitudinale axiale partielle - la figure 2, le piston de la pompe convointement avec l'élément d'étanchéité - la figure 3, un mode de réalisation de l'invention - la figure 4, un autre mode de réalisation du piston de la pompe, ensemble avec l'élément d'étanchéité la figure 5, une vue suivant la flèche A de la figure 4 - la figure 6, le piston ensemble avec l'élément d'étanchéité pendant sa course retour - la figure 7, idem, pendant la course active du piston. la pompe à piston comporte un corps 1 (figure 1) dans lequel est logé un piston 2 doté d'un élément d'étanchéité 3. Le piston 2 est fixé à l'extrémité de la tige 4 qui sort à l'extérieur du corps 1. Le corps 1 est constitué par un boîtier à parois minces. Dans son fond est pratiqué un orifice taraudé 5 servant à raccorder un flexible (non représenté) reliant l'enceinte du corps 1 à un récipient (non représenté) dans lequel arrive le fluide. Le piston 2 est réalisé sous forme d'un corps cylindrique. Sur sa surface latérale est taillée une gorge 6 à profil trapézoidal, où est logé un élément d'étanchéité 3 réalisé à partir d'un matériau élastique, du caoutchouc par exemple. L'enceinte formée par la surface frontale inférieure (d'après le dessin) du piston 2, le fond du boiter du corps t et la partie de sa surface intérieure latérale entre le fond et le piston 2 constitue l'enceinte située au-dessous du piston. Cette enceinte est mise en communication avec la gorge 6 par un canal 7 perc dans le corps du piston 2. Le piston 2 est fixé à l'extrémité de la tige 4, réalisée sous forme d'une tige creuse. La queue 8 (figure 2) prévue sur le piston 2 est destinée au montage du piston 2 dans l'Fxtrémité de la tige. La partie de la tige 4 au voisinage de sa face inférieure (d'après le dessin) se joignant au piston 2 (figure 1) est rabattue, et sa surface intérieure se joint à la surface du piston 2. La tige 4 sort à l'extérieur du corps 1. Un bouchon 9 pourvu d'un orifice destiné au passage libre de la tige 4 est monté au voisinage de la face supérieure (d'après le dessin) du corps 1, dans l'espacement annulaire entre la surface extérieure de la tige 4 et la surface intérieure du corps 1. Celle des extrémités de la tige 4 qui se trouve à l'extérieur du corps 1 porte une poignée 10 réalisée sous forme d'un boîtier. La douille 11 embrassant l'extrémité de la tige 4 est adjacente intérieurement au fond du boîtier. Le diamètre intérieur de la poignée 10 est quelque peu supérieur au diamètre extérieur du corps 1, formant ainsi un espacement à travers lequel le fluide passe vers l'enceinte du corps 1. Sur-- la tige 4 sont disposés successivement des ressorts 12 et 13. Le premier ressort bute par son extrémité contre la partie rabattue de la tige 4, tandis que l'autre extrémité est placée librement sur la tige 4. Le second ressort 13 est disposé sur la partie de la tige 4 se trouvant à l'extérieur du corps 1. Une extrémité dudit ressort s'appuie contre le bouchon 9, tandis que l'autre bute contre la face inférieure (d'après le dessin) de la douille 11. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité 3 (figure 2) logé dans la gorge du piston 2 est constitué par un anneau monolithe de section ronde. te même avantage peut être obtenu en employant un anneau de section rectangulaire. Dans les deux cas, le diamètre de l'anneau dépasse quelque peu le diamètre intérieur du corps 1. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'élément d'étanchéité 3 (figure 3) est fabriqué à partir d'un tronçon de cordon. La longueur L du tronçon de cordon est déterminée d'après la formule L= S (D - S) +Is à S) où D est le diamètre intérieur du corps 1 S l'épaisseur du cordon mesurée radialement par rapport au piston 2. Dans cette formule, le second nombre additionné détermine la valeur du serrage avec lequel l'élément d'étanchaité 3 est monté dans le corps 1. Cette valeur est choisie en fonction du diamètre du piston 2, ainsi qu'en fonction des propriétés mécaniques du matériau de l'élément d'étanchéité 3. En cas de fabrication de l'élément d'étanchéitU3 à partir d'un tronçon de cordon, la largeur géneratrice de la surface cylindrique du piston 2, satisfait à la condition : b = 1,3 De ce fait, on obtient une coïncidence précise de faces d'about du cordon. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la gorge 6 (figure 4) pour l'élément d'étanchéité 3 est réalise sous forme dune spire de spirale. Dans ce cas, I'élaent d'étanchéité 3 constitue un tronçon de section rectangulaire disposé dans la gorge 6. Les surfaces frontales du tronçon de cordon s'appuient contre les surfaces frontales de la gorge 6, tandis que la longueur du tronçon dépasse de 1,5 fois la longueur de la circonférence du piston 2 (figure 5). Lorsqu'on utilise la commande mécanique de la pompe, il est avantageux de réaliser l'élément d'étanchéité en plusieurs spires (3 ou 4 spires). La pompe à piston fonctionne de la manière suivante. A l'aide d'un flexible (non représenté) raccordé à l'orifice 5 dans le corps 1 (figure 1), la pompe est reliée à un récipient (non représenté) dans lequel est refoulé un gaz, de l'air par exemple. Ensuite, on déplace la poignée 10 jusqu'à sa position extrême supérieure, en comprimant le ressort 12. Comme représenté sur la figure 6, I'élment d'étanchéité 3 est appliqué sur la surface latérale de la gorge 6, en ouvrant ainsi l'entrée dans le canal 7 pratiqué dans le corps du piston 2, c'est-à-dire que le piston 2 réalise sa course retour. L'air passe par l'espacement annulaire entre la tige 4 et l'orifice du bouchon 9, traverse l'espacement entre les surfaces du piston 2 et lue corps 1, et, par le canal 7 percé dans le corps du piston 2, arrive dans le corps 1 en remplissant son enceinte au-dessous du piston. Dès que l'enceinte au-dessous du piston est remplie d'air, on déplace la poignée 10 (figure 1) vers le bas (d'après le dessins). En conséquence, le piston 2 se déplace lui-aussi en comprimant le ressort 13. Pendant le déplacement du piston 2, l'élément d'étanchéité 3 se déplace dans la gorge 6 par rapport au piston 2 à la suite du frottement entre sa surface qui est en contact avec les parois du corps 1, et s'applique à sa surface supérieure latérale en bouchant l'entrée dans le canal 7, comme représenté sur la figure 7. Le volume d'air renfermé dans l'enceinte au-iessous du piston est chassé par le piston 2 et l'élément d'étanchéité 3 à travers l'orifice 5 pratiqué dans le récipient (non représenté), c'est-à-dire que le piston 2 réalise la course active. Ceci fait, on déplace de nouveau la poignée 10 vers le haut.En conséquence, l'élément d'étanchéité 3 se déplace par rapport au piston 2 dans la gorge 6 vers le bas (d'après le dessin), en ouvrant l'entrée dans le canal 7 à travers lequel l'air passe et remplit l'enceinte au-dessous du piston. la pompe continue à fonctionner ainsi jusqu'à ce que la pression dans l'enceinte où est refoulé le fluide atteigne une valeur prescrite. Le récipient est doté habituellement d'une soupape de sécurité qui empêche l'air de sortir dudit récipient pendant la course retour du piston. On peut obtenir le même avantage en utilisant la pompe à piston proposée pour pulvériser des substances chimiques sur les arbres et les buissons, ainsi que pour pomper les liquides, par exemple : lait, colorants. Le fonctionnement de l'élément d'étanchéité 3 dans les modes proposés de réalisation de l'invention ne se distinguepr du fonctimssmtEdécrit plus haut, Dans la pompe proposée, l'usure de l'élément d'étanchéité 3 pendant une longue période sera compensée grâce à l'élasticité du cordon élastique disposé dans la gorge 6 du piston 2. De ce fait, la durée d'utilisation de la pompe à piston est sensiblement supérieure à celle de la pompe connue. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituants des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Pompe à piston, du type dont le piston logé dans un corps et rendu étanche par rapport à lui est fixé sur une tige se prolongeant au-delà dudit corps, caractérisée en ce que le piston est constitué par un corps cylindrique doiXt ia surface latérale est pourvue d'une gorge mise en communication, par l'intermédiaire d'au moins un canal percé dans le corps du piston, avec l'enceinte se trouvant au-dessous du piston, l'étanchéité précitée étant assure par un élément d'étanchéité en matériau élastique disposé librement dans ladite gorge. 2. Pompe à piston conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité est constitué par un tronçon de cordon. 3. Pompe à piston conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que la gorge pour l'élément d'étanchéité est réalisée sous forme d'au moins une spire de spirale, la longueur du tronçon de cordon constituant l'élément d'étanchéité étant supérieure de 1,5 fois à la longueur de la circonférence du piston, et ledit cordon étant de section rectangulaire.