Brevet FR2439878A1 — publié le 19800523

Pompe doseuse tubulaire à commande mécanique. L'invention concerne une pompe dans laquelle une enceinte souple ou possèdant au moins une paroi souple est déformée pour réduire le volume intérieur de l'enceinte et refouler une partie du produit qu'elle contient au travers d'une ouverture. Llenceinte, généralement élastique, reprend sa forme initiale lorsqu'elle n'est plus sollicitée en déformation et en même temps aspire en remplacement du produit refoulé un complément au travers d'une seconde ouverture. I1 existe de nombreux types de pompes fonctionnant sur ce principe, l'enceinte ou la paroi souple de l'enceinte étant respectivement tubulaire ou un diaphragme. Par ailleurs, l'agent de déformation de l'enceinte est soit mécanique, soit hydraulique. Chacun de ces types de pompes présente des inconvénients. Ainsi, bien qu'une pompe à membrane soit d'un mécanisme simple, les contraintes alternées subies par la membrane sont très importantes et sa durée de vie est réduite. Par ailleurs, la cylindrée de la pompe varie avec le débit.En ce qui concerne les pompes à enceinte tubulaire commandées hy- drauliquement, elles possèdent d'excellentes qualités de tenue et de précision, mais constituent dans de nombreuses applications des dispositifs complexes et onéreux qui, en outre, fonctionnent mal en aspiration et possèdent un volume mort important. Les pompes tubulaires commandées mécaniquement, dites péristaltiques sont mal adaptées à un fonctionnement en pompes doseuses. L'invention entend proposer une pompe qui allie les avantages respectifs d'une pompe à membrane et d'une pompe tubulaire, tout en restant un dispositif de constitution simple, donc de coût peu élevé, d'entretien facile et de grande longévité. A cet effet, elle a pour objet une pompe doseuse cons tituée par une enceinte tubulaire souple et élastique et possèdant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie aux extrémités axiales de l'enceinte pourvues de clapets unidirectionnels, ladite enceinte étant placée dans un carter entre une surface d'appui latérale fixe et un organe mobile d'écrasement de l'enceinte. Selon l'invention, ledit organe mobile est constitué par un levier articulé sur le carter et dont l'un des bras est en position de repos parallele à la surface d'appui , tandis que l'autre bras est attelé à un organe moteur animé d'un mouvement linéaire alternatif. Avantageusement l'enceinte tubulaire susdite est constituée en un matériau élastique avec une armature radiale souple non élastique. De plus, la surface d'appui et la première branche du levier possèdent une courbure de convexité tournée vers le tube. Dans un mode préféré de réalisation, l'organe moteur susdit est le noyau mobile d'un électro-aimant entre une position de repos pour laquelle le levier n'agit pas sur l'enceinte tubulaire et une position de travail pour laquelle le levier comprime l'enceinte sous l'effet de l'attraction magnétique agissant à l'encontre d'une force de rappel du noyau dans sa position de repos. L'électro-aimant est avantageusement placé verticalement de manière que le poids du noyau constitue la force de rappel du levier en position de repos. Par tailleurs, la construction de l'invention est rendue rationnelle par le fait que l'enceinte tubulaire et le noyau de l'électro-aimant sont parallèles, le second bras du levier étant alors sensiblement perpendiculaire au premier. Enfin la course dudit noyau est réglable, les organes de réglage de la course étant constitués par des butées de fin de course filetées placées sur le carter dans l'axe du noyau de l'élec- tro-aimant. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence au dessin annexé, dans lequel la figure unique est un schéma illustrant, par une coupe, une pompe doseuse selon l'invention. Cette figure illustre un mode préféré de réalisation de l'invention qui est constitué par un carter 1 sur lequel une plaque d'appui 2 est rapportée de manière démontable. La plaque d'appui 2 présente une surface interne 2a convexe,au contact de laquelle on a placé un tube 3. Ce tube est en matière souple et élastique (un élastomère par exemple) et comporte soit noyée,soit en surface extérieure une armature souple (par exemple une toile) mais non élastique. De ce fait, quelle que soit la pression régnant à l'intérieur du tube 3, ce dernier ne pourra pas gonfler, l'armature non élastique constituant une limite maximale aux variations de diamètre du tube.Ce tube comporte a chacune de ses extrémités des raccords 4 et 5 dans lesquels sont incorporés des clapets unidirectionnels à billes permettant un transfert du produit å pomper dans le sens A. Dans le carter, un levier 6 est articulé autour de l'axe 7. Ce levier présente un premier bras 6a tel qu'en position de repos (comme représenté) il tangente le tube 2 sur une génératrice opposée å celle qui est au contact de la surface 2a susdite. Un second bras 6b du levier (ici perpendiculaire au premier) est attelé au moyen d'une fourche 6c au noyau Sa d'un électro-aimant 8 dont la bobine Bb est fixe par rapport au carter 1. L'électro-aimant 8 est tel que, lorsque son enroulement est excité, le noyau Sa est tiré vers le haut de la figure. La partie extrême 8c du noyau est formée en un épaulement portée cylindrique ou sphérique qui coopère avec les bords de la fourche 6c lorsque l'électro-aimant est alimenté. En outre, le noyau 8a repose sur ladite fourche (par l'intermédiaire d'un ressort 9) sous l'effet de son propre poids lorsque llélectro- aimant n'est pas excité. A ce propos, on notera que le plan de la figure est un plan vertical, c'est-a-dire celui dans lequel doit s'étendre le noyauta lorsque la pompe est installée pour profiter de la force de rappel que constitue le poids dudit noyau. La tangence du bras de levier 6a avec le tube 3 est réglée au moyen d1une première butée filetée 10 accessible de llexté- rieur du carter 1 et située dans l'axe du noyau. La course du noyau Sa est limitée par une seconde butée 11 montée a vis dans le carter 1, la partie supérieure de ce dernier et dans l'axe du noyau. Un bouton de manoeuvre lla de cette butée ll est pourvu d'une graduation non représentée qui permet d'afficher la longueur de course réglée, donc la cylindrée de la pompe. Enfin,on a représenté en 12,schématiquement, un module de commande de l'alimentation de llélectro-aimant. Ce module est intégré dans le carter 1 et émet des signaux de sortie qui sont des impulsions d'excitation de llélectro-aimant. La fréquence de ces impulsions détermine le débit moyen de la pompe pour une cylindrée donnée. Le module de commande 12 qui peut être électronique reçoit en entrée des signaux significatifs de parametres de fonctionnement de l'installation dans laquelle est placée la pompe selon l'invention. C'est ainsi par exemple que la pompe destinée 9 introduire dans une installation un pourcentage déterminé d'un produit additionnel peut être asservie en débit au débit du produit principal circulant dans l'installation. Le fonctionnement de la pompe représentée sur le dessin se déroule de la manière suivante. Lorsque ltélectro-aimant 8 est excité, le noyau Sa est tiré Jusqu'a venir au contact de la butée 11. Dans cette translation, il entrain le pivotement du levier 6 autour de l'axe 7 et le bras 6a comprime le tube 3 en créant une diminution de son volume intérieur de valeur fonction de la course du noyau Sa. Une partie du produit contenu dans le tube 3, supposé incompressible, est expulsée de l'enceinte par le raccord 4 qui, seul, autorise sa sortie. En effet, l'augmentation de pression dans le tube ferme les clapets du raccord 5. Lorsque l'excitation de ltélectro-aimant cesse, le noyau 8a redescend sous l'effet de son propre poids et entrains un pivotement inverse du levier 6, par le ressort 9. Le noyau est alors au contact de la butée 10 qui définit la position de repos du levier. Dans le meme temps, du fait de son élssticité, le tube 3 reprend sa forme initiale et aspire une quantité de produit au travers des clapets 5, qui sont alors seuls passant dans ce sens, venant en complément du produit expulsé par le raccord 4. A l'excitation suivante le cycle refoulement/aspiration recommence. On notera ce propos que la pompe selon l'invention fonctionne avec les mêmes caractéristiques en présence d'une pression dans l'installation amont du raccord 5, tant que cette pression est inférieure 9 celle regnant en aval du raccord 4. Les variations aléatoires de pression en amont du raccord Sn'influencent pas le débit;de la pompe. Un autre avantage de la pompe de l'invention réside dans la possibilité de la commander par impulsions, donc de moduler son débit volonté depuis une cadence très rapide et très reguliere jusqu'à un fonctionnement au coup par coup. En outre, on remarquera que, du fait de l'architecture de la pompe, il y a un passage direct du fluide ce qui rend minimales les pertes de charges propres a la pompe. Du fait également de cette architecture et plus spécialement de la possibilité de démontage de la plaque d'appui 2, il est aisé de remplacer le tube 3 lorsqu'il est usé ou détérioré. Par tailleurs, la pompe doseuse selon l'invention peut fonctionner a l'aspiration du fait que l'effet élastique du tube n'est entravé par aucun organe extérieur. Enfin la pompe selon l'invention est de cylindrée réglable ce qui lui permet d'litre employée dans un grand nombre de cas d'utilisation. Bien entendu, la description qui vient d'être donnée d'un mode préféré de réalisation de l'invention n'est pas limitative. On peut lui apporter de nombreuses variantes. Ainsi pour une disposition horizontale de la pompe ou de l'électro-aimant, on aura prévu un organe élastique de rappel (par exemple entre le noyau et le carter) pour ramener le noyau au contact de la butée déterminant l'óri- gine de la course (butée 10). On peut également remplacer l'electro- aimant et son noyau par une tige coulissante (verticale ou horizontale) soumise aux effets antagonistes d'une came ou d'un excentrique d'entraînement pour commander le basculement du levier contre le tube 3 et d'un organe élastique de rappel pour commander le retour du levier dans sa position de repos. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine des pompes doseuses. REVENDICATIONS 1. Pompe doseuse constituée par une enceinte tubulaire souple et élastique et possédant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie aux extrémités axiales de l'enceinte pourvues de clapets unidirectionnels, ladite enceinte étant placée dans un carter entre une surface d'appui latérale fixe et un organe mobile d'écrasement de I'enceinte, caractérisée en ce que ledit organe mobile est constitué par un levier articulé sur le carter et dont l'un des bras est en position de repos parallèle a la surface d'appui, tandis que l'autre bras est attelé a un organe moteur animé d'un mouvement linéaire alternatif. 2. Pompe doseuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte tubulaire susdite est constituée en un matériau élastique avec une armature radiale souple non élastique. 3. Pompe doseuse selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la surface d'appui et le premier bras du levier possèdent une courbure de convexité tournée vers le tube. 4. Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'organe moteur susdit est le noyau mobile d'un électro-aimant entre une position de repos pour laquelle le levier n'agit pas sur l'enceinte tubulaire et une position de travail pour laquelle le levier comprime l'enceinte, sous l'effet de l'attraction magnétique agissant 9 l'encontre d'une force de rappel du noyau dans sa position de repos. 5. Pompe doseuse selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'électro-aimant est placé verticalement de manière que le poids du noyau constitue la force de rappel du levier en position de repos. 6. Pompe doseuse selon la revendication 5, caractérisée an ce que l'enceinte tubulaire et le noyau de l'électro-aimant sont parallèles, le second bras du levier étant sensiblement perpendiculaire au premier. 7. Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications 1 3, caractérisée en ce que l'organe moteur est constitué par un piston coulissant entre une position de repos et une position de travail sous l'effet d'une came rotative agissant 9 l'une de ses extrémités 9 l'encontre d'un organe élastique de rappel. 8. Pompe doseuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'origine et la valeur de la course de l'organe moteur sont rdglables. 9, Pompe doseuse selon la revendication 6 et la reven dicakpn 8, caractérisée en ce que les organes de réglage de la course susdite sont constitués par des butées de fin de course filetées placées sur le carter dans l'axe du noyau de l'électro-aimant.