Brevet FR2465903A1 — publié le 19810327

La présente invention a trait à une pompe alternative électro-maguètique du type qui comporte un piston, en un matériau magnetique, mobile en un corps do pompe dont les extrémités sont reliées à des raccords, respectivement dtas- piration et de refoulement. Le corps de pompe est, à son tour, entouré d'une bobine dwe.citatìon dont la mise sous tension provoque la course dasplration du piston, course durant laquelle un ressort est également compressé ; ce dernier, lorsque la bobine cesse dlêtre alimentée, se détend provoquant ainsi la course do refoulement, ou de retour, du piston. Du fait que ces pompes sont conçues pour de très faibles débits et que la fréquence à laquelle l'alimentation de la bobine d'excitation est établie puis interrompue est très élevée (de tordre de 25 cycles par seconde), la commande d'établissement et d'interruption de l'alimentation de la bobine est confiée à un circuit comprenant une diode qui (étant alimentée en courant alternatif) n'autorise que le passage du courant dans le sens adéquat à engendrer le champ magnétique qui entraîne le rappel du piston à l'intérieur de la bobine (course d'aspiration). Ces pompes, dites également pompes vibrantes, sont normalement constituées d'une enveloppe cylindrique, ouverte à ses extrémités, dans laquelle sont réunis les composants sus-cités, cest-à-dire la bobine d'excitation (et les conducteurs d'alimentation électrique qui lui sont associés), le corps de pompe et le piston, ce dernier étant percé selon son axe et doté de clapets de retenue, pour la phase d'aspiration et celle de refoulement. Ces composants sont maintenus en place à lwinté- rieur de l'enveloppe au moyen de bagues Seeger, montées aux deux extrémités et introduites à force dans leur siège, tandis cLue des garnitures du type bague torique assurent l'étan- chéité des diverses parties qui coulissent les unes par rapport aux autres. Du fait que ces pompes sont prévues pour de très faibles débits et que leurs conduits et clapets internes sont de dimensions fort réduites, de petites particules et matières solides en suspension dans le liquide pompé peuvent parfois produire une obstruction des conduits et/ou clapets, nécessitant ainsi le désassemblage de la pompe au fins de nettoyage et de remise en état. Du fait de leur structure, connue et décrite cidessus, ce désassemblage doit être effectué en atelier ou, de toutes façons, suppose l'intervention obligatoire de personnel spécialisé ; si l'on tient compte du fait que ces pompes sont souvent utilisées pour de petits électro-ménagers, en particulier pour les machines, du type dit familial, à café express, il est évident que se présentent alors problèmes et inconvénients, sans parlér de frais non négligeables. Un autre problème, posé par lesdites pompes, est celui du bruit provoqué par le ramollissement de la garniture interne de caoutchouc synthétique (bague torique), garniture qui assure l'étanchéité entre le piston et l'extrémité supé- rieure du corps de pompe, sans compter l'effet d'amortissement pour ce qui concerne la course de pompage du piston. Cet état de ramollissement, outre à être causé par l'usure normale, quoique très rapide, due au fonctionnement de la pompe, est également provoquée lorsque, par accident, la pompe travaille à sec, du fait de ltépuisement de la réserve d'eau de la chaudière ou du réservoir qui fait partie desdites machines à café. L'objet principal de la présente invention est celui de fournir une pompe alternative électro~magnétique, du type décrit ci-dessus, dont les composants puissent être aisément assemblés et désassemblés, pour les opérations de maintenance ordinaire, sans devoir faire appel à des outils spéciaux et/ou à l'intervention d'une main d'oeuvré spécialisée. Un autre objet de la présente invention est celui d'éliminer le problème du bruit, et par conséquent, celui du ramollissement de la garniture interne d'étanchéité Ces buts sont obtenus par une pompe alternative électro-magnétique, du type comprenant un piston, cn un matériau magnétique, mobile dans un corps de pompe entouré d'une bobine d'excitation, un ressort travaillant à la compression étant logé dans ledit corps de pompe, de façon à être comprimé durant la course d'aspiration et ledit piston et sa tige étant percés, de part on part, le long de leur axe, d'un canal dont les extrémités communiquent, respectivement, avec la chambre de pompage dudit corps de pompe et avec 1texté- rieur à travers des clapets de retenue calibrés à la pression désirée, caractérisée par le fait que ledit corps de pompe est Si:;é par un filetage à une pièce extérieure tubulaire dans laquelle s'achève la tige dudit piston, tandis que l'extrémité opposée de ce mêmo corps de pompe, et précisément son extrémité d'aspiration, qui fait saillie vers l'extérieur de l'enveloppe contenant la bobine d'excitation, est bloquée par un écrou démontable de fixation, et en outre caractérisée par le fait que, ;;~ l'extrémité aval dudit corps de poupe dans lequel est logé, de façon à pouvoir y coulisser, ledit piston de matériau magnétique, ladite extrémité aval étant délimitée par un capot ou une rondelle, est prévtte, en lieux et place de la bagou torique une rondelle de caoutchouc naturel, de diamètre c--xtérieur au moins égal à celui dudit piston. Selon la réalisation préférée, la bobine d'excitation forme, avec l'enveloppe de protection qui lui est associée, un bloc cylindriQue percé selon son axe, dans lequel l'ensemble constitué par le corps de pompe et une extension tubulaire de ce dernier, est introduit, ladite extension tubulaIre étant d'un diamètre supérieur à celui du canal axial du bloc, la tige dudit piston étant logée, de façon à pouvoir coulisser, dans ladite extension tout comme les. clapets sus-cités de commande du fit, celle des extrémités du corps de pompe qu n'est pas fixée à ladite extension tubulaire faisant extérieure- mont saillie à l'autre extrémité du bloc et étant fixée au moyen d'un écrou indésorrable ; ladite rondelle de caoutchouc cst, à son tour, préalablement fixée à la rondelle de métal qui ferme ledit corps de pompe et est d'un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui du corps de pompe, de façon à permettre l'accroissement de diamètre du caoutchouc compriné par la course du piston. Comme on pourra s t en rendre compte à partir de la description détaillée qui suit, il est possible, on dévissant l'écrou, d'enlever l'ensenble corps de pompe et piston de la bobine d'excitation, après quoi il devient possible, en dévissant le corps de pompe de ladite extension tubulaire, d'avoir rapidement accès au corps de pompe et au piston, tout comme au clapet de retenue de conmande du flux et à l'ensemble du chemin parcouru par le liquide à travers la pompe. Dans les dessins en annexe La figure 1 est une représentation schématique, en coupe en long, de la pompe électromagnétique réalisée selon la technique actuelle, tandis que la figure 2 est une représentation, toujours en coupe en long, de la pompe réalisée selon la présente invention, dans laquelle les pièces identique s ou homologues sont affectées des mêmes numéros do référence que les pièces de la figure 1. En se référant à la figure 1, la pompe électromagnétique représentée se compose d'une enveloppe, ou boiter cylindrique 10, aiu extrémités duquel les supports antivibratoires, et plus précisément le support avant 11 et le support arrière 12, sont fixés et maintenus en leurs positions respectives par les bagues Seeger 13. Dans l'envelopp2 10 est logée la bobine 14, co-.pi-enant la tête 15, le bobinage 16 et le mandrin 18, séparés de la toto par les rondelles Isolantes 17. La tête 15 délimite un canal- central dans lequel est logé un corps de pompe 19, ledit corps de pompe étant fermé vers le bas par un bloc cylindrique 20, doté dtzn conduIt axial d'aspiration, ou d'entrée, 21 qui communique par son extrémité extérieure avec un canal (non représenté) d'alimentation du liquide à pomper. Le bloc 20 fait saillie à l'extérieur du boitier 10 à travers le support anti-vibratoire 12, en passant a travers le capuchon d'estrémité 22, ce dernier étant maintenu en position par une bague Seeger 23. Comme on le voit clairement sur la figure, la circonférence du bloc 20 est dotée d'une nervure Z4 contre laquelle réagissent les pièces de compensation, en un matériau élastique, respectivement 25 et 26, tandis qu'une garniture 27 assure l'étanchéité des déplacements limités du bloc 20 à l'intérieur du corps de pompe 19. Dans ce dernier est logé, de façon à pouvoir coulisser le piston 28, en un matériau magnétique, tandis qutun ressort 29 travaillant à la compression est interposé entre le bloc 20 et la base du piston 28. Cc dernier est percé d'un canal axial 30, qui se prolonge dans la tire 31, faisant saillie à travers une rondelle de fermeture 32 qui ferme en fait l'extrémité supérieure du corps de pompe 19. Ccttc extrémité supérieure est, en fait, logée dans la cavité cylindrIque correspondante d'un élément supérieur 33, dont la base est maintenue bloquée (avec interposition d'une garniture 37) contre la toto 15 par le capuchon d'extrémité supérieur 35, qui est, à son tour, bloqué par la bague Socger 36. L'étanchéité entre la tige 31 du piston 28 et la fermeture 32 du corps de pompe 19 est assurée par les garni- tures 46. Le canal axial 30 se prolonge dans l'élément supérieur 33, où il devient le canal axial 38, dans lequel le clapet de non retour 39 (avec son ressort calibré associé 40) est placé afin dc fermer le canal do refoulement 30, tandis que le canal 38 est à son tour fermé par un clapet 41, doté d'un ressort calibré 42, qui réagit contre la bouche de refoulement réglable 43. Enfin, les conducteurs 44 fournissent l'alimentation électrique du bobinage 16 de la bobine 14 tandis que le conducteur 45 en assure la mise à la masse. Au repos, la pompe se trouve dans l'état représenté par la figure, où lo ressort 29 est détendu. La mise sous tension de la bobine 14 entraîne le déplacement du piston 28 de façon à comprimer ledit ressort tandis que le clapet 39, quoique s'étant également déplacé, d'une certaine longueur, avec l'extrémité de la tige 31, permet, en un instant successif, l'entrée du liquide dans la chambre 38.Lorsque cesse l'alimentation de la bobine 11t, le piston 28 demeure soumis l'action d'extension du ressort 29, tandis que le liquide contenu dans la chambre 38 est pompé à travers le clapet 41 et la bouche dc refoulement 43. Ce cycle se répète évidemment trous rapidement, sous l'action du circuit, du type précédem- ment décrit, d'établissement et d'interruption de l'alimentation de la bobine 14, donnant ainsi naissance u un mouvement vibratoire do pompage. En nous référant maintenant à la figure 2, dans laquelle les pièces correspondant à celles de la figure 1, sont affectées des mêmes numéros de référence, 50 est une enveloppe, de préférence de résine ou.de matière plastique électriquement et thermiquement isolante, de forme cylindrique, dans laquelle est logée la bobine 14, délimitée vers le hàut et vers le bas par les capuchons d'extrémité 51 et 52 et contenue par le mandrin ls, tandis que les têtes 15 de la figure 1 sont remplacées par les cylindres 53. En réalité, la bobine d'excitation se présente sous la forme d'un tout compact, entouré de l'enveloppe 50 et traversé par un canal axial dans lequel est inséré le corps de pompe 19, l'enveloppe 50 laissant, aux deux extrémités du susdit canal axial, à découvert des zones annulaires des capuchons d'extrémité 51 et 52. Comme le montre la figure 2, le corps de pompe 19 est relié à l'élément supérieur 33 au moyen du filetage 54, formant ainsi un seul bloc qui peut etre inséré à travers le canal axial de la bobine jusqu'à ce que la base 34 de l'élément supérieur 33 vienne buter contre le capuchon d'extrémité supérieur 51. Dans cette position, le bloc cylindrique 20, qui forme maintenant une seule et même pièce avec le corps de pompe 19, fait saillie à travers le capuchon d'extrémité inférieur 52 et y est bloqué lorsqu'on visse l'écrou 55 sur le filetage extérieur du bloc 20. L'étanchéité entre la tige 31 du piston 28 et le capot de fermeture 32 du corps de pompe 19 est assurée, du côté extérieur, par la garniture, ou bague torique, 46, du type normal bien connu, tandis qu'elle est assurée à l'intérieur par une rondelle de caoutchouc naturel 60, placée coaxialement par rapport au capot de fermeture 32, ladite rondelle formant de préférence un seul bloc avec le capot de fermeture 32 et étant d'un diamètre légèrement inférieur à celui du corps de pompe 19, de sorte à permettre l'expansion du caoutchouc durant la phase finale de la course de pompage du piston 28. Il apparait évident de la description qui précede que le désassemblage et l'assemblage de la pompe électromagnétique selon la présente invention est maintenant très facile : ctest-à-dire qu'il suffit, en réalité, de dévisser le mécanisme de pompage proprement dit de la bobine électro-magnétique, après quoi, il est très facile de procéder à la séparation du corps de pompe et du piston, à l'exament du conduit axial de pompage et des clapets de retenue. Tout au contraire, s'agissant des réalisations selon la technique actuelle, outre aux difficultés liées au désassemblage et à l'assemblage (ouverture et fermeture des bagues Seeger), l'opération de simple examen et de nettoyage implique nécessairement aussi les composants électriques, avec les inconvé nients qui en découlent. Un autre avantage de la présente invention est celui d l'élimination des pièces résiliantes de compensation, nécessaire dans les pompes actuelles aux fins de compensation des jeux et tolérances. Il apparait, de la description qui précède, que la poirpe électo-magnétîque selon la présente invention, présente d'autres avantages, tels que a) en cas de défaillance de la bobine, cette dernière pet être remplacée sur place sans démontage de la pompe, cettc substitution étant également possible au cas où la bobine précédente doit être remplacée par une autre bobine de carac téristîques et/ou performances différentes, b) au cas où la pompe est utilisée dans les machines à café pour bars ou communautés, toute intervention technique de maintc-nanee et/ou réparation peut être aisément accomplie sur les lieux mêmes, sans avoir recours à des équipements spéciaux, c) la pompe et la bobine peuvent etre stockées séparément (facilitant ainsi les opérations de stockage) et peuvent être assemblées, selon le groupement voulu, tant au moment de lluti- lisation qu'à celui de l'expédition. Il appairait, d'autre part, évident, de la description qui précède, que la présente invention apporte aux problèmes du bruit et de l'usure soulevés par les pompes réalisées selon la technique actuelle, une solution non seulement simple mais également vraiment surprenante puisqu'il n'était pas facile de prévoir que la simple modification de la garniture 60 (qui est, dans la technique actuelle, une bague torique standard, semblable à celle utilisée pour la garniture 46), tant du point de vue de la forme que de celui de la composition (caoutchouc naturel au lieu de caoutchouc synthétique) conduirait à l'élimination du phénomène de l'usure et du ramollissement et, par conséquent à l'élimination du bruit de fonctionnement élevé de la pompe. L'invention a été décrite en se référant à une réalisation préférée, mais évidemment, des modifications et changements équivalant conceptuellement et mécaniquement, au principe décrit, sont possibles et prévisibles sans pour cela sortir du cadre de l'invent-on. R E V t N D I C A T I 0 N S 1.- Pompe électro-magnétique alternative pour li guide du type comportant un piston, en un matériau magnétique, mobile dans un corps de pompe entouré d'une bobine d'excita tion apte à engendrer un champ magnétique en mesure de déplacer en direction axiale ledit piston contre la force d'un ressort, travaillant à la compression, logé dans ledit corps de pompe ; ledit piston étant doté le long de son axe d'un canal communiquant par l'une de ses extrémités avec la cavité interne dudit corps de pompe et par l'autre extrémité avec le conduit de refoulement percé en un élément de refoulement, ladite autre extrémité étant fermée par un clapet de non retour pouvant être ouvert lorsque le piston se déplace, sous l'action du champ magnétique, dans le conduit de refoulement, un clapet calibré de refoulement étant d'autre part prévu, ledit cylindre communiquant, à travers sa base, avec un conduit d'aspiration du liquide à pomper, caractérisée par le fait que ledit corps de pompe (19) est, à une de ses extrémIés, fixé de façon a pouvoir en entre détaché audit élément de re feulement (33) et que ledit conduit d'aspiration (21) est percé en un élément d'aspiration (20) fixé audit corps de pompe et faisant saillie à l'extérieur d'une face d'un boîtier cylindri ne (10) comprenant ladite bobine (14) et doté, le long de son axe, d'un canal pour le logement dudit corps de pompe ; ledit élément d'aspiration étant bloqué dans la position dans laquelle il fait saillie à l'extérieur du boîtier cylindrique de façon à nc pouvoir coulisser, par rapport au canal axial du boîtier, à l'extérieur de la surface opposée duquel fait saillie ledit élément de refoulement, le diamètre de la base dudit élément de refoulement étant supérieur à celui dudit canal axial. 2.- Pompe électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le boîtier cylindrique est formé d'une enveloppe électriquement isolante renfermant la bobine, l'enveloppe étant de préférence de matière plastique. 3.- Pompe électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le corps de pompe est vissé en une cavité interne de la base dudit élément de refoulement. 4.- Pompe électro-manétique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément d'aspiration forme un seul bloc avec le corps de pompe. 5.- Pompe électro-magnétique selon l'ensemble des revendications 1 et 4, caractérisée par le fait que la partie faisant saillie de ltélément d'aspiration est bloquée contre la surface dudit boîtier cylindrique au moyen d'un écrou indéserrable vissé à une partie, extérieurement filetée, de l'élément d'aspiration. 6.- Pompe électro-magnétique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'extrémité aval du corps de pompe est fermée, de façon étanche, par un couvercle ou une rondelle ; une rondelle de caoutchouc étant montée à l'intérieur du couvercle et le diamètre de la rondelle de caoutchouc étant au moins égal à celui du piston magnétique coulissant dans le corps de pompe. 7.- Pompe électro-magnétique selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la rondelle de caoutchouc est fixée à la surface adjacente du couvercle,ou rondelle, fermant ledit corps de pompe. S.- Pompe électro-manétique selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le diamètre de la rondelle de caoutchouc est légèrement inférieur au diamètre intérieur du corps de pompe et que la rondelle-est de caoutchouc naturel.