Brevet FR2398892A1 — publié le 19790223

La présente invention concerne une pompe à carburant, en particulier pour véhicules automobiles, équipée d'au moins d'une roue à ailettes ou à palettes courbées, entraînée électriquement, logée dans une chambre de pompage, un espace annulaire s'élargissant au moins sur une partie de sa périphérie étant ménagé entre la paroi interne de la chambre de la pompe et une surface imaginaire entourant cylindriquement les extrémités des ailettes, espace qui débouche dans un entonnoir de sortie équipé d'une ouverture de sortie dirigée axialement. Dans une pompe à carburant connue de ce type, la chambre de la pompe, ainsi qu'il est connu dans le cas de pompes centrifuges, est réalisée sous la forme d!un carter en colimaçon, dans lequel est logée~la roue à ailettes. Le carter en colimaçon communique avec un entonnoir de sortie équipé d'une ouverture de sortie orientée axialement-à la pompe à carburant (brevet US-PS NO 3 294 025). Le carter en colimaçon comporte une paroi interne qui s'éloigne du centre du carter sur toute sa périphérie avec un rayon croissant. Le centre du carter se trouve dans l'axe d'un moteur électrique qui en trame une roue à ailettes disposée de façon à pouvoir tourner dans ledit carter.La roue à ailettes comporte une douille dans laquelle peut pénétrer l'arbre d'induit d'un moteur électrique, une partie s'étendant en forme de bride autour de la douille et des ailettes 51 éloignant de cette partie et courbées dans une direction. Le moteur électrique, la chambre de la pompe et la roue à ailettes sont disposés dans un boîtier approximativement tubulaire se composant de nombreuses parties. La chambre de la pompe est recouverte par une partie plate qui présente des ouvertures dtadmission ménagées concentriquement å l'axe du moteur électrique. En fonctionnement, cette pompe à carburant, qui est disposée dans un réservoir, aspire le carburant au moyen de la roue rotative à ailettes dans les ouvertures d'admission, et le centrifuge le long de la partie interne du carter en colimaçon par l'entonnoir de sortie dans l'ouverture de sortie orientée axialement. Le boîtier du moteur est également balayé par le liquide. Cette pompe à carburant convient pour refouler un carburant liquide du réservoir à un carburateur éloigné de ce dernier et placé relativement haut. Un inconvénient de cette pompe à carburant connue est que la quantité de carburant refoulée est relativement faible par rapport à la consommation du moteur électrique et à l'encombrement de la pompe ainsi qu'à la pression régnant à l'ouverture de sortie. I1 est par conséquent également connu d'améliorer le rendement d'une pompe entraînée par un moteur électrique, en utilisant deux roues à ailettes entraînées chacune dans une chambre de pompage par le meme arbre et en disposant les trajets d'écoulement de ces pompes en série et/ou en parallèle. En particulier, dans un tel système à deux chambres (demande de brevet DT-OS NO 2 538 688) chaque roue à ailettes est logée dans une chambre qui, dans le sens d'écoulement, est constituée d'une partie de chambre à orifice d'admission central et d'un corps présentant un canal annulaire circulaire extérieur constituant la sortie. La partie de chambre et le corps présentant un canal annulaire prennent appui sur le boîtier du moteur. Le second corps à canal annulaire dans le sens d'écoulement forme à la périphérie un canal de sortie en U pour la chambre de pompage disposée en amont. Devant la partie de chambre disposée en amont est placé l'autre corps à canal annulaire qui forme à nouveau un canal annulaire de section circulaire variable constituant la sortie. Chaque entrée d'un canal de sortie se trouve approximativement dans le plan de rotation d'une des roues à ailettes. Bien qu'il soit connu sous ce rapport que le débit et la pression du carburant refoulé dépendent de la configuration des canaux annulaires et de leurs corps. cette pompe à carburant comporte deux étages pour atteindre la capacité voulue. Ce qui précède s'applique également à une autre pompe à carburant à deux chambres de la technique antérieure (brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 298 318). Dans cette pompe à carburant également, l'extrémité inférieure d'un arbre porte deux roues successives à ailettes qui sont montées dans un boîtier sensiblement cylindrique. Les chambres de pompage présentent à leur périphérie des parois internes également espacées du centre. Entre les deux roues à ailettes est intercalée une paroi intermédiaire se trouvant dans le boîtier et faisant corps avec celui-ci et comportant une série de nervures courbées qui servent à diriger le carburant refoulé par la roue à ailettes inférieure vers une ouverture centrale située audessous de la roue à ailettes supérieure.Chaque roue à ailettes comporte une surface de base inférieure plane et une surface supérieure inclinée, qui sont écartées par des ailettes courbées de façon que les sections délimitées par les ailettes, la surface de base et la surface supérieure sont approximativement constantes à chaque endroit. La surface de base de chaque roue à ailettes présente une ouverture centrale par laquelle le carburant peut pénétrer dans cette dernière, ou il est guidé entre les surfaces supérieure et de base jusqu'à ce qulil s'échappe à la périphérie extérieure de la roue à ailettes. Les ailettes des roues sont courbées toujours dans le même sens. Cette pompe à carburant à deux chambres est relativement coûteuse car, en particulier, les roues à ailettes comportant des surfaces supérieure et de base, ainsi que les ailettes intrmédiaires, ne peuvent être façonnées que difficilement. Le prix est également élevé du fait qu'une seule roue à ailettes dans une chambre de pompage ne refoule malgré tout pas assez de carburant à une pression suffisante pour tous les cas d'application éventuels. Par conséquent, la présente invention a pour objet, tout en évitant les inconvénients des pompes à carburant connues, de réaliser une pompe du type indiqué plus haut, dont la puissance est maximale pour un volume et une consommation donnés du moteur électrique menant, csest-à-dire qui refoule une quantité de carburant relativement grande à une pression relativement élevée. Il suffit de réaliser.la pompe sous la forme d'un système à chambre unique. C'est pourquoi, et également à cause du fait du façonnage des différentes parties de la pompe à carburant, que celle-ci doit être fabriquée de la manière la plus simple possible et à un coût favorable. Selon les caractéristiques essentielles de l'invention, dans une pompe à carburant du type précité comportant une chambre de pompage logeant une roue à ailettes ou palettes, les ailettes ou palettes sont courbées légèrement en forme de S et la paroi interne de la chambre de pompage est façonnée le long d'un premier tronçon de façon à former un faible écart uniforme par rapport à l'enveloppe des ailettes et le long d'un second tronçon plus court, se raccordant au premier, de façon à former un écart croissant constamment au moins jusqu'à l'en- tonnoir de sortie. Grâce à cette configuration, on obtient un débit important à un rendement élevé. Ceci est dd,selon le rapport d'action interne supposé, au fait que le liquide à pomper parcourt un trajet relativement court dans la chambre de pompage le long de sa paroi interne jusqu'à ce qu'il parvienne dans l'entonnoir présentant l'ouverture de sortie. A ceci s'ajoute en outre le fait que,sur le tronçon de la paroi interne sur lequel celle-ci est en retrait par rapport à l'enveloppe des ailettes, l'élargissement de l'espace annulaire ménagé entre l'enveloppe et la paroi ne se produit que de façon relativement faible d'une manière qui sera décrite en détail ciaprès. Dans une forme de réalisation préférée, la pompe à carburant est caractérisée par le fait que le second tronçon de la paroi interne délimitant l'espace annulaire progressivement croissant se raccorde régulièrement à une paroi de ltenton- noir de sortie qui est relativement court et disposé dans le plan de rotation de la roue à ailettes. Grâce à cette configuration, les pertes de charge sont encore réduites. Une forme de réalisation particulièrement avantageuse de la pompe à carburant est obtenue si le premier tronçon de la paroi interne couvre plus de 180a, mais moins de 2700, si le second tronçon de la paroi interne fait un angle d'au moins 900, mais inférieur à 1800 et si l'entonnoir de sortie se raccordant au second tronçon de la paroi interne couvre moins de 900. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, il est particulièrement avantageux que la pompe à carburant présente une paroi interne cylindrique avec un premier rayon le long du premier tronçon et également cylindrique le long du second rayon, mais avec un second rayon plus grand, et que le centre de courbure du second tronçon soit décalé par rapport au centre de courbure du premier tronçon, de façon que les premier et second tronçons de la paroi interne se raccordent continuement à un endroit de leur périphérie sans formation de gradin. Cette configuration est particulièrement favorable du point de vue de la fabrication, car la chambre de pompage est composée de tronçons cylindriques simples.Malgré cela, le débit est important, en particulier pour un dimensionnement tel que le centre ou l'axe de courbure du second tronçon soit décalé par rapport au centre ou axe de courbure du premier tronçon selon un rapport au rayon le plus faible compris entre 1:8 et 1:12. I1 est particulièrement avantageux du point de vue de la fabrication que la pompe à carburant soit caractérisée par le fait que la chambre de pompage peut être fermée d'un côté par un couvercle présentant une ouverture d'admission, sur lequel est façonné, avec un bord courbé, un pivot pénétrant par une extrémité dans l'entonnoir de sortie.Le bord courbé dévie le courant liquide relativement sans pertes , de la direction circonférentielle dans laquelle il circule dans la chambre de pompage, dans la direction axiale pour le faire passer dans 1' orifice de sortie. Ce pivot. qui part du côte interne du couvercle, peut être facilement réalisé à la place d'une courbure fraisée dans la chambre de pompage. La pompe à carburant possédant un boîtier de moteur tubulaire est d'une réalisation part-iculièrement avantageuse du point de vue de la fabrication, car la chambre de pompage peut être fermée par le couvercle et réalisée d'une seule pièce avec le boîtier du moteur La pompe à carburant toute entière peut être formée uniquement de quatre parties faciles à assembler: à savoir le boîtier du moteur avec la chambre de pompage, le couvercle présentant l'ouverture d'admission, la roue à ailettes et un couvercle de fermeture à placer sur le boîtier du moteur du côté opposé au couvercle qui est équipé d'un raccord de pression d'où sort le liquide refoulé. Enfin, il est avantageux que la roue ailettes montée dans cette pompe à carburant soit caractérisée par le fait que des trous sont pratiqués dans la partie en forme de bride portant les ailettes. Les trous, qui peuvent être oblongs ou ronds, permettent dtaccrottre encore le débit du liquide, du fait que des bulles de gaz se formant au centre, lorsque le liquide à refouler est chauffé, peuvent être plus facilement éliminées. Simultanément, les trous assurent une réduction considérable du bruit. La présente invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels : la figure 1 est une vue de côté de la pompe à carburant ; la figure 2 est une coupe longitudinale du boîtier tubulaire du moteur montrant la chambre de pompage façonnée dans celui-ci la figure 3 est une vue en plan de la chambre de pompage ; la figure 4 représente un couvercle avec un raccord d'aspiration ; la figure 5 est une vue par-dessus d'une roue à ailettes ; et la figure 6 est une coupe transversale partielle de la roue à ailettes. Sur la figure 1, le boiter tubulaire du moteur est désigné par le numéro de référence 1. Le boîtier du moteur est pratiquement fermé à son extrémité inférieure par un couvercle 2 comportant un raccord dtaspiration 3. Ce dernier présente une ouverture centrale 5 autour d'une entretoise 4. L'extrémité supérieure du boîtier tubulaire du moteur est fermée par un couvercle 6, duquel fait saillie un raccord de pression ou de refoulement 7. Sur le couvercle, on voit en outre une tubulure 8 de raccordement électrique. Sur la figure 1, la pompe à carburant est représentée dans sa position normale d'installation, 11 entretoise pouvant prendre appui sur le fond d'un réservoir. La figure 2 représente encore, pour mieux comprendre les caractéristiques essentielles de l'invention, une coupe longitudinale du boîtier du moteur dans lequel est façonnage une chambre de pompage 9 qui se trouve à la partie inférieure du boîtier du moteur. La chambre de pompage est sép-arée par une cloison 10 de l'espace 11 dans lequel est introduit un moteur électrique. Dans l'espace 11 sont formées des nervures 12 qui sont destinées à positionner le stator du moteur électrique. Sur la cloison 10 est formé un palier 13 présentant une ouverture 14. L'arbre du rotor du moteur électrique peut pénétrer par cette ouverture dans la chambre de pompage où la roue à ailettes ou à palettes non représentée sur la figure 2, est montée sur ledit arbre.L'intérieur de la chambre de pompage communique en outre par l'intermédiaire d'une ouverture de sortie 15 avec 11 espace 11, par lequel le liquide est refoulé jusqu'eu raccord de pression 7 représenté sur la figure 1. La figure 3 représente la chambre de pompage 9 en plan. Au centre de la chambre de pompage se trouve l'ouverture 14 par laquelle peut passer l'arbre du rotor. Concentriquement à cette ouverture 14, est disposé un premier tronçon cylindrique, de rayon 16 de la paroi interne,désignée dans son ensemble par 17,de la chambre de pompage. Le premier tronçon se prolonge sinistrorsum du premier endroit 19 au second endroit 20 de la paroi interne. Là, se raccorde, dans le sens sinistrorsum, le second tronçon de la paroi interne qui s'étend du second endroit 20 jusqu'au troisième endroit 22. Le second tronçon cylindrique de rayon 23 est disposé autour du centre 24 qui est décalé d'une distance 25 par rapport au centre de l'ouverture centrale 14. La figure 3 montre en outres que le second tronçon de la paroi interne est prolongé dans le sens sinsistorsum au-delà du troisième endroit 22 par un entonnoir de sortie 26, et même jusqu'à son extrémité 27 où ce dernier débouche dans l'ouverture de sortie 28 orientée axialement. Entre le premier point 19 et un quatrième point 29, le premier tronçon de la paroi interne forme également une paroi de l'entonnoir de sortie 26, et notamment de façon que la section de l'entonnoir de sortie 26 décroisse du premier point 19 à l'extrémité 27 de l'entonnoir. Enfin, la figure 3 représente en traits mixtes l'enveloppe 30 de la roue-à ailettes de la figure 5, les échelles pouvant être différentes sur les deux figures. I1 ressort de la figure 3 qu'entre l'enveloppe 30 et la paroi interne est ménagé, sur le premier tronçon du point 19 au second point 20, un espace annulaire 33 présentant un faible écartement constant entre la paroi interne et l'enveloppe, tandis que cet écartement de l'espace annulaire augmente entre le second point 20 et le troisième point 22 d'une façon progressive et relativement faible jusqu'à l'entonnoir de sortie 26. La figure 4 représente à grande échelle le couvercle 2 sur leauel, en plus de la représentation de la figure 1, on peut voir en détail le pivot 32 avec son bord courbé 33. Le couvercle est placé sur le boîtier du moteur lors du montage de la pompe après que la roue à ailettes a été placée dans la chambre de pompage sur l'arbre du rotor traversant l'ouverture 14, de façon que le bord rectiligne 34 du pivot soit à proximité de l'extrémité 27 de l'ouverture de sortie. Dans ce cas, le bord courbé passe progressivement du sens circonférentiel au sens axial. Les figures 5 et 6 représentent la roue à ailettes en détail. La particularité de cette roue à ailettes réside d'une part dans le façonnage légèrement en forme de S des ailettes, ainsi qu'on peut le voir sur la figure. Cette forme en S présente deux faibles courbures dirigées en sens opposés. Les ailettes sont désignées par 35. Leurs extrémités 36 se trouvent sur l'enveloppe 30. Comme autre particularité de la roue à ailettes, on peut voir sur la figure 5 que des trous oblongs 58 sont ménagés dans une partie 37 en forme de bride supportant les ailettes. Ainsi que le montre également la figure 6, la roue à ailettes est réalisée d'une seule pièce et notamment en matière plastique. Grâce à l'effet conjoint de plusieurs caractéristiques, la pompe représentée possède une puissance relativement élevée pour un faible volume et une consommation d'énergie réduite. Ces caractéristiques résultent de la configuration des ailettes de la roue ainsi que du façonnage de la chambre de pompage, dans laquelle la paroi interne est approximativement eirculaire et ne stélargit que dans une petite zone pour se raccorder à un entonnoir de sortie relativement court. I1 va de soi que le dispositif décrit put subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENOICATIONS 1. Pompe à carburant, en particulier pour véhicules automobiles, équipée d'au moins une roue à ailettes ou à palettes courbées. entraînée électriquement, placée dans une chambre de pompage, un espace annulaire s'élargissant au moins sur une partie de sa périphérie, étant ménagé entre la paroi interne de la chambre de pompage et une surface imaginaire entourant cylindriquement les extrémités des ailettes, espace débouchant dans un entonnoir de sortie comportant une ouverture de sortie dirigée axialement, pompe caractérisée en ce que les ailettes (35) sont légèrement courbées en forme de S, en ce que la paroi interne (17) de la chambre de pompage (9) est réalisée le long d'un premier tronçon (18) pour former un faible écart uniforme par rapport à l'enveloppe (30) des ailettes et le long d'un plus court second tronçon (21) se raccordent au premier pour- former un écart croissant constamment au moins jusqu'd 11 entonnoir de sortie (26). 2. Pompe à carburant selon la revendication 1, carac térisée en ce que le second tronçon (21) de la paroi interne (17),qui s'écarte,se raccorde continuement avec une paroi de l'entonnoir de sortie (26) relativement court qui est disposé dans le plan de rotation de la roue à ailettes. 3. Pompe à carburant selon la revendication 2, carac térisée en ce que le premier tronçon (18) de la paroi interne couvre plus de 180 , mais moins de 2700, en ce que le second tronçon (21) de la paroi interne couvre un angle d'au moins 90o, mais inférieur à 180" et en ce que l'entonnoir de sortie (26) se raccordant au second tronçon de la paroi interne s'étend sur moins de 900. 4. Pompe à carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la paroi interne (17) est cylindrique le long du premier tronçon (18) avec un premier rayon (16) et également cylindrique le long du second tronçon (21) avec un second rayon (23) plus grand, et en ce qu le centre de courbure (24) du.seeond tronçon est décelé par rapport au centre d courbure (de l'ouverture 14) du premier tronçon, de sorte que les premier et second tronçons de la paroi interne se raccordent continuement sans former de gredin en un point (20) de leur périphérie. 5. Pompe à carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre de pompage (9) peut être fermée d'un côté par un couvercle présentant une ouverture d'admission (5), sur lequel est réalisé un pivot (34) présentant un bord courbé (33! et pénétrant par une extrémité dans l'entonnoir de sortie (26). 6. Pompe à carburant équipée d'un boltier tubulaire de moteur selon la revendication 5, caractérisée en ce que la chambre de pompage (9) pouvant astre fermée par le couvercle (2) est d'une seule pièce avec le boîtier (1) du moteur. 7. Pompe à carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des trous (38) sont ménagés dans une partie (37) en forme de bride supportant les ailettes dela roue à ailettes.