Brevet FR2328864A1 — publié le 19770520

La présente invention se réfère aux pompes alternatives et en particulier doseuses , dans lesquelles existent des boites à clapets Ces pompes , qui peuvent dire à piston ou à membrane , servent à délivrer des volumes de liquides précis et ajustables . Ces pompes dans leurs versions les plus courantes , sont munies à l'aspiration et au refoulement, de boites à clapets. Etant donné que la précision doit être la qualité majeure des pompes doseuses , ces boites à clapets sont généralement d'une exécution particulière . Elles comportent le plus souvent deux billes en série , ctest à dire que le fluide doit passer par quatre billes - deux dans la boite à clapets d'aspiration et deux dans la boite à clapets de refoulement - pour traverser la pompe. Les figures 1 et 2.des dessins annexés montrent le schéma d'une 4 telle boite. On y distingue le corps de pompe/appelé par la suite corps de doseur , le piston 5 ( à noter que ces boites à clapets peuvent tout aussi bien être utilisées avec des pompes doseuses à membrane , le corps de boite à clapets de refoulement 1" et-le corps de boite à clapets d'aspiration 1' . Les corps d'aspiration et de refoulement sont identiques (il pourrait cependant en 7, 7a hêtre autrement ) et comportent des sièges/pour des billes 2, 2a , 3, 3a se déplaçant dans des guides 9, 9a et 10, 10a . Les avantages d'une boite à clapets à deux billes en série t sont de trois ordres Lors du pompage de liquides contenant des impuretés , ce qui est fréquent, la précision de la pompe n'est affectée que lorsque des impuretés gênent la retombée des deux billes à la fois , d'une même boite . Ceci est beaucoup plus rare qu'avec un seul ensemble bille/siège et donc améliore beaucoup la précision moyenne de la pompe. Les défauts éventuels d'exécution des composants d'une telle boite c'est à dire , principalement, des billes et de leurs sièges sont statistiquement atténués, c'est à dire que l'on a peu de chance d'avoir deux ensembles : billes/ sièges médiocres dans la même boite A qualité égale d'ensembles billes/sièges , le débit de fuites est atténué dans le cas d'une boite comportant deux ensembles billes/siègés en série . Tous ces avantages montrent l'intéret-qutil y a dans une pompe doseuse, à utiliser des boites à clapets à deux billes en série . Néanmoins , ceci n'est pas suffisant pour avoir des boites à clapets fidèles .En effet, au cours du fonctionnement , un autre élément intervient qui peut etre une cause de variation du débit de la pompe doseuse : c'est le temps que mettent les billes d'une même boite à clapets , à retomber sur leur siège et à obturer celui-ci de la façon la plus étanche possible, permise par leur précision d'exécution. On s'aperçoit que , pour que la bille retombe rapidement sur son siège , on est obligé de la guider avec un guide qui l'empêche , lorsqu'elle se lève, de s'écarter de trop de l'axe du siège et qui, lorsqu'elle retombe , la guide afin qu'èlle retombe le plus exactement possible sur son siège Les impératifs auxquels sont amenés à faire face les constructeurs de pompes doseuses en ce qui concerne l'exécution du guide-bille , sont contra dictoires .En effet , d'une part , une très bonne retombée de la bille s'obtient avec un guide-bille très précis ; ceci a deux inconvénients - l'exécution en est comateuse - en cas de légère déformation du guide-bille , sous l'effet de la pression par exemple ou lors du pompage de liquides chargés la bille peut arriver à se coincer ; cet incident annulant alors tous les efforts faits dans le sens d'une augmentation de la précision ; d'autre part, si l'on veut éviter ces inconvénients de cott élevé et de risques de coincement de la bille , il faut alors augmenter le jeu entre la bille et le guide-bille , auquel cas apparaissent deux autres inconvénients - la bille n'est plus que médiocrement guidée et donc le temps de retombée s'allonge et est variable , ce qui nuit à la précision - La bille ne retombant pas exactement centrée sur le siège risque de s'abimer ou d'abimer l'arete de celui-ci , ce qui détériore rapidement l'étanchéité de l'ensemble bille/siège et donc la précision de la pompe doseuse 1l faut noter par ailleurs que les formes des guides-billes sont assez souvent compliquées et outre leurs difficultés d'exécution et leur coût, perturbent fortement le passage du fluide et arrivent parfois à créer des pertes de charges importantes. I1 faut noter également que le démontage de ces boites à clapets est souvent difficile sinon impossible , ce qui ne permet alors qu'un nettoyage assez sommaire. La présente invention concerne une boite à clapets dont la conception est telle qu'elle ne présente aucun de ces inconvénients La boite à clapets suivant l'invention est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comporte , pour chaque clapet , deux billes de diamètre différent , situées dans un logement dont la forme générale est conique , ce qui lui permet de faire à la fois office de siège de billes et de guide-billes. L'angle du cône est choisi de telle sorte qu'il ne puisse pas y avoir de coincement entre les billes et le corps Les divers caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre , de quelques unes de ses formes possibles de réalisation. Il est bien précisé qu'il s'agit uniquement d'exemples et que toutes autres formes , proportions et dispositions , pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention Au cours de cette description , on se réfère aux ;;lPig. 3 à 13 des dessins annexés qui montrent Figure 3 une vue en coupe schématique d'une bolte à clapets conforme à l'invention , suivant une première forme de réalisation Figures 4 à 6 des vues partielles en coupe de diverses formes conférées au col du logement conique servant de guide-billes Figure 7 une vue analogue à la Fig. 3 d'une boite à clapets suivant l'invention, à fixation par brides La figure 8 est une vue partielle en coupe , d'une variante , avec pièce intermédiaire interposée entre les billes La figure 9 est une vue , analogue à la figure 7 , d'une forme de réalisation comportant des moyens destinés à mettre en rotation ces billes lesdits moyens étant représentés en perspective aux figures 10 et 11 . La figure 12 est une vue partielle d'une forme de réalisation du logement conique La figure 13 est une vue schématique en coupe d'une forme de réalisation de l'invention comportant une seule boite à clapets pour l'aspiration et le refoulement du liquide pompé La figure 3 représente une boite à clapets suivant l'invention, rendue solidaire par filetage du corps de doseur 4 dans lequel se déplace le piston de la pompe 5, la pompe , on le rappelle , pouvant également entre à membrane ou selon toute autre technigue de pompes doseuses ou alternatives nécessitant des boites à clapets Le corps de boite à clapets de refoulement 1 et le corps de boite à clapets aspiration 1' sont, dans ce cas , considérés comme identiques Conformément à l'invention, dans un logement conique a de ce 2 corps , sont disposées deux billes de diamètre inégal/ 3 et 2', 3', la levée de la bille supérieure 2, 2' étant limitée par une butée de bille 6, 6' Les figures 4, 5 et 6 représentent quelques unes des différentes formes que peut prendre la section la plus étroite de la boite à clapets , cette section s'apparentant tout à fait au convergent-divergent du col d'une tuyère. La figure 7 montre une boite à clapets à logement conique suivant l'invention, mais cette fois, à fixation par brides 12, 12' sur le corps de pompe 4' dans lequel se déplace le piston 5 . Le corps de boite à clapets de refoulement 1 est identique au corps de boite à clapets d'aspiration 1' . Comme dans l'exemple de la Fig. 3 , les billes 2, 3 et 2', 3' sont de diamètre inégal La bille interne 2' pour le clapet d'aspiration et la bille 2 externe du clapet de refoulement sont limitées dans leur course chacune par une butée 6, 6' .Des joints plats 11, 11' assurent l'étanchéité Les avantages apportés par une boite à clapets suivant l'invention, par rapport à une boite à clapets classique à deux billes de mdme diamètre et guide-bille pour pompes doseuses sont, en particulier , les suivants - Les dispositions adoptées ne nécessitent pas de pièce rapportée pour guide-bille . En effet , la forme conique du logement sert à la fois de siège et de guide-bille - Ce guide-bille est à la fois extremement précis puisque le siège se confond avec lui, et absolument incoinçable puisque lorsque la bille se lève, le jeu entre la bille et le cone , augmente - La retombée de la bille est améliorée car le guidage se resserre progressivement. - L'exécution de la partie conique , si elle doit etre soignée , est malgré tout beaucoup moins onéreuse que l'exécution d'un ensemble de deux sièges et du guide-bille qu'elle remplace . Des formes s'écartant légèrement de la forme conique , à génératrice rec tiligne , pourraient éventuellement être employées pour réduire l'usinage, uniquement aux endroits de portée de bille En ce qui concerne l'exécution pour des boites à clapets de pompes doseuses de précision normales , un tournage soigné fait sur des machines de bonne précision devrait procurer une étanchéité satisfaisante .Si celle-ci devait se révéler insuffisante , il est possible d'employer deux méthodes de finition après ce tournage - soit un empreintage par bille , ce qui se fait couramment dans les sièges classiques à arête vive . I1 est possible que la pression nécessaire soit trop importante et conduise à des déformations de la boite ; dans ce cas une seconde solution consiste à faire un léger rodage à l'aide d'une bille et de pâte abrasive , un outillage adapté permettant de mener à bien cette opération en un temps extrêmement court. - Le démontage d'une boite suivant l'invention est extremement aisé et le nettoyage peut alors être absolument complet. - Les espaces morts dans cette boite , en particulier aux raccor dements des tuyauteries et des corps de doseurs , peuvent être extrêmement réduits , ce qui constitue un gros avantage dans le cas de pompage , à haute pression , de liquides imparfaitement dégazés . En effet , il n'existe pas de recoin comme dans la plupart des boites à clapets classiques ou des bulles de gaz puissent s'accumuler. O La boite à clapets à logement conique et deux billes de diamètre inégal , suivant l'invention, peut être complètée par différents dispositifs ou donner lieu à de nombreuses variantes , telles que celles données ci-après , à titre également d'exemples non limitatifs La figure 8 représente une boite à clapets suivant l'invention avec son corps 1 et ses deux billes 2 et 3 du clapet de refoulement , entre lesquelles se trouve une pièce intermédiaire 13 dont le but est d'éviter aux grandes caden ces de fonctionnement , les chocs entre les deux billes .Les formes de cette pièces peuvent être très diverses ; elle peut être réalisée en matériau plastique ce qui évitera toute détérioration des billes La figure 9 représente une tête de pompe équipée de boites à clapets coniques suivant l'invention, > à fixation par brides . On y retrouve le piston 5 le corps de doseur 4', les corps des boites à clapets i , 11, les billes 2,3 et 2', 3', les brides 12 , 12' .Cependant, dans cette forme de réalisationwdes prévues pièces 14 et 15 qui sont encadrant les billes de chaque clapet Le but principal de ces pièces est de faire entrer en rotation le fluide pompé afin que celui-ci entrain également les billes en rotation autour de l'axe de la boite à clapets de telle sorte que lorsque les billes vont retomber , cette rotation décroche les particules qui pourraient nuire au bon contact bille/cône et donc à l'étanchéité . Ces pièces peuvent être réalisées par moulage, de préférence en un matériau plastique et résistant aux fluides pompés .Dans la forme de réalisation représentée , les pièces 14 et 15 jouent également un ralle d'étanchéité et remplacent les joints 11,11' de la figure 7 Les pièces externes , c'est à dire celles qui sont prévues entre les billes supérieures et la bride correspondante remplacent en outre les butées de bille 6' La variante représentée à la Fig. 12 concerne la forme du logement pour les billes , forme toujours conique , mais les génératrices ne sont pas , dans ce cas , rectilignes . La forme de ce corps se rapproche de très près de celle d'une tuyère Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 13 , il s'agit d'un corps de pompe 16 avec son piston 5 dans lequel sont intégrées les deux boites à clapets aspiration et refoulement , cette boite unique présentant un seul cOne dans lequel sont logées deux billes 2' et 3' qui constituent les clapets de refoulement et deux billes 2" et 3" qui constituent les clapets d'aspiration . Bien entendu , le cylindre du corps de pompe débouche entre les deux paires de billes . D'autres formes de réalisation peuvent encore être prévues sans s'écarter du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 . Boite à clapets à billes pour pompes alternatives , en particulier pour pompes doseuses , caractérisée en ce qu'elle comporte, pour chaque clapet, un logement de forme conique pour les billes , celles-ci étant de diamètre inégal , ledit logement faisant à la fois office de siège pour les billes et de guide-bille. 2 . Boite à clapets suivant 1) caractérisée en ce que la conicité du logement est dirigée vers l'intérieur de la boite pour le clapet de refoulement vers l'extérieur pour le clapet d'aspiration. 3 . Boite à clapet suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le cône du logement des billes est à génératrice rectiligne , ou non rectiligne 4. Boite à clapet suivant 3) caractérisée en ce que la partie inférieure du logement affecte une forme analogue à celle d'un convergent-divergent d'une tuyère 5 Boite à clapet suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par des butées limitant la course de la bille externe de chaque clapet. 6. Boite à clapets suivant l'une-quelconque des revendications précédentes caractérisée par la disposition , entre les deux billes , d'un clapet d'une pièce destinée à amortir les chocs entre les billes. 7 . Boite à clapets suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par la présence de pièces conformées de façon à conférer au fluide véhiculé par la pompe un mouvement tourbillonnaire provoquant une rotation des billes déterminant un auto-nettoyage de la surface sur laquelle elles s'appuient. 8 . Boite à clapets suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les pièces suivant 7) comportent une embase servant de joints pour les clapets 9 . Boite à clapets suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les boites à clapets aspiration et refoulement sont confondues en une seule enceinte présentant un seul logement de forme conique, dans lequel viennent se placer quatre billes de taille différente , deux d'entre elles faisant office de clapets de refoulement et deux d'entre elles , de clapets d'aspiration.