Brevet FR2485108A1 — publié le 19811224

La présente invention concerne les pompes à piston du type comprenant un cylindre 1, fermé à l'une des extrémités dans un tronçon duquel un piston 3,de section droite juste inférieure à celle du tronçon, va et vient entre une position où le fond 14 du piston, rapproché de ladite extrémité 15 définit avec celle-ci et avec le cylindre un espace E d'un volume V1 et une position où le fond 14 du piston, éloigné de ladite extrémité 15, définit avec celle-ci et avec le cylindre un espace d'un volume V2. L' invention vise notamment des pompes électromagnétiques de ce type, dont le piston est le noyau d'un électroaimant et se déplace suivant un mouvement alternatif plusieurs dizaines de fois par seconde, suivant que la bobine de l'électroaimant est excitée ou non. Ôn connaît une pompe de ce type comprenant une chambre, fermée par des clapets anti-retour d'aspiration et de refoulement d'un liquide, et des moyens par électroaimant à noyau rappelé par un ressort, pour modifier alternativement le volume de la chambre et obtenir une aspiration de liquide dans la chambre, puis un refoulement hors de celle-ci. L'expérience montre que, pour une hauteur manométrique de refoulement prescrite, on n'obtient pas le débit de refoulement attendu. On en a recherché les raisons. L'une d'entre elles est que la course du piston est contrariée par la compression de l'air qui se trouve dans l'espace compris entre l'extrémité du cylindre et le fond du piston. Des essais ont montré que pour rendre ce phénomène négligeable, il faut que le volume de cet espace soit suffisamment grand par rapport au volume déplacé par le piston. C'est pourquoi, suivant l'invention, V2-V1 est inférieur au quart et mieux au cinquième de V2. Comme la course du piston est déterminée par la variation de volume de la chambre qu'il faut obtenir, ceci implique la formation à l'arrière du cylindre d'un capuchon sensiblement plus volumineux que ce qui était habituel jusqu'ici. Grâce à cette disposition, on améliore nettement les caractéristiques de la pompe. La tête du piston définit avec l'autre extrémité du cylindre un espace de volume V3, quand le piston est éloigné de cette autre extrémité. I1 est bon que V2 -V1 soit inférieur au quart et mieux au cinquième de V3. Pour lubrifier le piston, on doit y prévoir des rainures ou perforations, longitudinales ou non, mettant en communication ledit espace avec celui se trouvant autour de la tige du piston. En enlevant ainsi, de la matière magnétique du piston, on en diminue l'aptitude à répondre aux sollicitations de la bobine d'excitation. L'expérience a montré qu'il ne faut pas, sous peine de porter atteinte aux performances de la pompe, que le rapport du volume de l'ensemble des perforations, au volume du piston dépasse 0,03 environ. Mais inversement, il ne faut pas non plus, sous peine de diminuer les performances de la pompe, par le fait que du fluide ne peut plus s'échapper dudit espace que trop lentement, que le rapport soit inférieur à 0,02. De préférence, ce rapport sera de 0,02 à 0,025. On préfère que le piston soit percé de deux perforations de sections droites égales et diamétralement opposées, de sorte que l'une d'entre elles au moins reste pleinement efficace si la pompe est inclinée. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple - la figure 1 est une vue en coupe d'une pompe suivant l'invention en position de refoulement ; et - la figure 2 est une vue en coupe semblable à la figure 1, alors que la pompe aspire. La pompe comprend une chemise 1, formant un tronçon du cylindre, entourée par la bobine 2 d'un électroaimant. Le noyau en matière magnétique ou piston 3 de l'électro- aimant a un diamètre juste inférieur à celui de la chemise 1 et va et vient dans celui-ci suivant un mouvement alternatif selon que la bobine 2 est alimentée ou non, grâce à une diode. A la tête du piston 3 est fixée la base d'uneentre- toise 4, dont l'autre extrémité est fixée à une membrane 5 élastique double, étanche au liquide. Un ressort 6 entoure lten- tretoise 4, et prend appui sur un rebord de la base et sur un épaulement d'un flasque 7 portant la bobine 2. La tête du piston 3, la chemise 1 et la membrane 5 définissent un espace R fermé où se trouve le ressort 6. La membrane 5 est coincée entre le flasque 7 et un corps 8. Celui-ci définit une tubulure 9 d'aspiration avec clapet anti-retour 10 débouchant dans une chambre Il de compression. De celle-ci part une tubulure 12 de refoulement avec clapet anti-retour 13. La membrane 5 forme l'une des parois de la chambre 11. Le fond 14 du piston 3, du côté de l'extrémité 15 fermée du cylindre , définit avec un capuchon 16 de révolution prolongeant la chemise 1, un espace E, dont le volume est V1 quand le fond 14 est rapproché de l'extrémité 15 et vient en contact avec une butée 17 élastique protégeant un épaulement du capuchon 16, et V2 quand, avec compression du ressort 6, il en est éloigné. Grâce au capuchon 1 & V2 est relativement grand par rapport au volume déplacé par la course du piston 3. V2-V1 est inférieur au quart de V2. Sur le fond 14 du piston 3 débouchent deux perforations 18 longitudinales, de même section droite diamétralement opposées, qui mettent en communication l'espace E de volume V1 ou V2 et l'espace R de volume madanal V3, où se trouve le ressort 6. Dans ces espaces E et R se trouve de l'huile de lubrification pour le piston 3. Le rapport des parties perforées à celle qui ne l'est pas est compris entre 0,02 et 0,03 et mieux entre 0,02 et 0,025. La pompe fonctionne de la manière suivante En position de repos, pour laquelle les deux clapets 10 et 13 sont fermés, le piston 3 est repoussé par le ressort 6 contre la butée 17. Lors du passage du courant pendant une alternance, la bobine 2 attire le piston 3, qui comprime le ressort 6 (figure 1) et déplace la membrane 5. Le volume de la chambre 11 diminue. La pression qui y règne augmente. Le clapet 13 s'ouvre,, c'est la phase refoulement. Le volume de l'espace E devient V2. Du-fluide passe de l'espace R à l'espace E par l'intermédiaire des perforations 18. La pression dans l'espace R sensiblement de même volume que l'espace E n'augmente pas au point de trop contrarier la force électromagnétique qui s' exerce sur le piston 3, d'autant que cette force électromagnétique n'est guère amoindrie par les perforations 18 qui ne représentent que 0,02 du volume du piston 3. Lors de l'alternance suivante, le passage du courant est coupé par une diode. Le ressort 6 se détend et repousse le piston 3 (figure 2). Le volume de la chambre 11 augmente. Le clapet 13 se ferme. Le. clapet 10 s'ouvre. C'est la phase aspiration. La force exercée par le ressort 6 n'est guère contrariée par l'élévation de pression dans l'espace E. Cette élévation reste faible en raison du rapport des volumes V2-V1 et de la possibilité de passage du fluide de l'espace V2 E vers l'espace R par les perforations 18. Sur un banc d'essai pour pompe électromagnétique, on a réalisé des essais en mesurant le débit, alors que la pompe est alimentée sous 220 V à une fréquence de 50 Hz. Le volume de l'espace R -irurant le ressort 6 est de 2 cm3. Celui de l'espace E est modifié d'un essai à l'autre. On obtient les résultats du tableau I. TABLEAU I Influence du volume de l'espace E Hauteur manométrique - V2 en m d'eau 1,8 cm3 1 2 cm3 1 2,3 cm3 20 42 44 I 49 30 32 33 35 40 23 24 26 Les deuxième, troisième et quatrième colonnes donnent les débits obtenus en litres par heure. Le volume déplacé par le piston (V2-VI) bien que variant un peu selon le point de fonctionnement, est, par exemple pour une hauteur manométrique de 30 m d'eau, de 0,5 cm3 ce qui donne les divers rapports V2 V1 V2 Au tableau II, on donne les débits en litres par heure suivant le nombre de perforations de même volume unitaire pratiquées dans le piston et donc suivant le pourcentage du volume de l'ensemble des perforations par rapport au volume du piston. TABLEAU II Hauteur 2 Perforations 3 Perforations 4 Perforations manometrique rapport : 2 % rapport : 2, 85 % rapport : 3,8 % totale en m d'eau 0 79 70 68 10 68 50 48 20 51 39 38 30 38 35 33 40 26 24 21 50 15 10 8 vanne fermee 61 57 55 On constate que la caractéristique hydraulique s'abaisse beaucoup lorsque le rapport passe de-2 à à 2,8 %. R E V E N D I C A T I O N S 1. Pompe, comprenant un cylindre (1), fermé à l'une des extrémités (15)dans un tronçon duquel un piston (3) de section droite juste inférieure à celle du tronçon, va et vient entre une position où le fond (14) du piston, rapproché de ladite extrémité (15) définit avec celle-ci et avec le cylindre un espace (E) d'un volume V1 et une position où le fond (14) du piston, éloigné de ladite extrémité (15), définit avec celle-ci et avec le cylindre un espace d'un volume V2, caractérisé en ce que V2-V1 est inférieur au quart de V2. 2. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que V2-V1 est inférieur au cinquième de V2. 3. Pompe suivant la revendication 1 ou 2, dans laquelle la tête du piston définit avec l'autre extrémité du cylindre un espace de volume V3 quand le piston est éloigné de cette autre extrémité, caractérisée en ce que V2-V est inférieur au quart de V3. 4. Pompe suivant la revendication 3, caractérisée en ce que V2-V1 est inférieur au cinquième de V3. 5. Pompe suivant l'une des revendications 1 ou 5, dont le piston est le noyau d'un électro-aimant, caractérisée en ce que le piston est perforé d'une perforation ou de perforations, le rapport du volume de l'ensemble des perforations au volume du piston étant compris entre 0,02 et 0,03 environ. 6. Pompe suivant la revendication 5, caractérisée en ce que ledit rapport est compris entre 0,02 et 0,025. 7. Pompe suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le piston n'est percé que de deux perforations, de préférence de sections droites égales et diamétralement opposées.