Brevet FR2477643A1 — publié le 19810911

Perfectionnement aux pompes electromagnétiques, en particu- lier pour fluides non visqueux. La présente invention a pour objet une pompe électromagné- tique alternative du type comprenant un piston en matériau magnétique, creux à l'intérieur (de manière à pouvoir être traversé par le liquide à pomper) et mobile dans un cylindre qui communique à ses extrémités avec des conduites d'aspira- tion et de refoulement, le piston étant entouré par une bobine d'excitation alimentée pendant la course d'aspiration du piston, au cours de laquelle est comprimé un ressort de rappel qui repousse le piston et qui se détend pendant la course de refoulement quand le courant d'excitation est interrompu, cette bobine d'excitation étant alimentée en courant alternatif par l'intermédiaire par exemple d'une diode qui ne laisse passer le courant que dans le sens dans lequel la force électromagnétique engendrée entre la bobine et le piston déplace ce dernier dans le sens de l'aspiration. Les pompes de ce type sont en général pourvues de deux sou- papes du côté du refoulement, une sur la tubulure de refoule- ment et une dont le siège est sur la tête du piston de maniè- re à fermer, pendant la phase positive du pompage, la cavité qui le traverse et de lui permettre de pomper le liquide qui, pendant la phase de descente du piston, passe de la partie basse (côté aspiration) du cylindre à la partie haute (côté refoulement du piston), -ainsi qu'une soupape d'aspiration qui se ferme pendant la phase de descente du piston et qui s'ouvre pendant la phase de montée de manière à remplir d'eau la partie du cylindre laissée vide par le piston pen- dant sa phase de montée. Dans les pompes connues de ce type, le cylindre dans lequel se déplace le piston est généralement constitué en plusieurs éléments, soit une zone d'aspiration, une zone centrale dans laquelle est guidé le piston en matériau magnétique et une zone de refoulement dans laquelle pénètre la partie antérieure du piston en provoquant la-compression et le refoulement du liquide. On constate que ces types de pompe sont notablement bruyantes et qu'elles provoquent, en par- ticulier quand elles sont fixées à la structure de la ma- chine qu'elles sont destinées à desservir, un ronflement gênant mêlé à autant de vibrations gênantes que l'on pense être dues à des forces agissant transversalement à la direction de la course du piston proprement dit. En outre, du fait de la génération des courants de Foucault connus, la pompe tend à s'échauffer notablement, en absor- bant en conséquence une quantité notable d'énergie bien supérieure à celle qui est nécessaire au fonctionnement de la pompe et qui est transformée de façon irréversible en chaleur. On a cherché chez les constructeurs à éliminer les inconvé- nients des vibrations au moyen de constructions particulière- ment sophistiquées et précises, mais cela n'a résolu le problème que partiellement et celui-du ronflement et de l'échauffement est resté non résolu, ce qui contraint les constructeurs à recommander l'utilisation non continue de ces pompes. On a découvert, et ceci constitue l'objet de la présente invention, que si, au lieu de construire le piston de ces pompes en une seule pièce en un matériau creux à l'intérieur, on le réalise au moyen d'une série de chemises cylindriques superposées les unes aux autres, on réduit notablement le ronflement (on le réduit pratiquement de moi- tié), on élimine pratiquement les vibrations et on réduit la consommation de courant d'un ordre de grandeur de 30 à 40%, la pompe ainsi construite ne s'échauffant pas, même si on la laisse fonctionner pendant des heures sans interruption. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion de l'exemple de réalisation qui suit et qui est donné à titre explicatif et non limitatif, avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe à grande échel- le de l'une de ces pompes en position de repos; la figure 2 est une vue en coupe verticale à grande échelle d'un piston selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe horizontale à grande échelle par A-A. de la figure 2 du même piston et la figure 4 est une vue en coupe d'un type particulier de construction du manchon de guidage du piston. La pompe selon l'invention est constituée par un piston 1 en matériau magnétique (formant le noyau de l'aimant), qui se déplace dans un cylindre constitué en trois parties 2a - 2b - 2c. La partie 2a constitue la zone d'aspiration et contient la soupape d'aspiration 3 maintenue appliquée contre le siège 4 par le ressort 5. Cette partie est rendue solidaire de la partie 2b du cylindre par collage ou soudure et elle peut être indifféremment constituée en le même matériau que la partie 2b du cylindre ou en un autre matériau tel que du cuivre, des matières plastiques, etc. La partie 2b constitue la zone centrale du cylindre et est en général en laiton ou en acier inoxydable et, en tout cas dans les dispositifs de type connu, toujours en un matériau. amagnétique et elle contient dans sa partie inférieure le ressort 6 dont la fonction, pendant la phase de détente, est de fournir au piston la force nécessaire au pompage. Le ressort 6 s'applique d'un côté contre la base supérieure de la partie 2a du cylindre et de l'autre côté sur la base du piston 1. La partie 2c constitue la zone de refoulement du cylindre et la partie antérieure du piston pénètre à l'intérieur de cette partie et détermine la compression. Le corps de refoulement de la pompe est constitué par l'élé- ment 7 qui porte les soupapes 8 et 10 qui sont mises en ap- pui sous pression contre leurs sièges respectifs par les res- sorts 9 et 11. Le siège de la soupape 8 est disposé sur la tête du piston et cette soupape se ferme pendant la course de refoulement (du bas vers le haut) de manière à repousser sous pression le liquide pompé au travers de la soupape 10 dont le siège est sur l'anneau rapporté 20, cette soupape s'ouvrant sous la poussée du liquide entraîné par le piston lors de la phase de refoulement et se fermant, sous l'effet du ressort 11 et de la pression existant dans la conduite de refoulement, pendant la course d'aspiration du piston, pour empêcher le retour dans la pompe de l'eau contenue dans les conduites de refoulement. Entre les divers éléments décrits ci-dessus sont insérés plusieurs joints toriques dont la fonction est de réaliser l'étanchéité hydraulique entre les divers composants. Enfin et autour de la chemise 2 est montée une bobine d'exci- tation magnétique 12 pourvue de deux flasques 13.et 14, le tout étant enfermé dans la coquille externe 15 qui soutient et maintient serrés entre eux, par des moyens connus et non représentés en particulier sur la figure, les divers compo- sants décrits. Si on se réfère aux figures 2 et 3, le piston de la pompe, au lieu d'être en une seule pièce, est constitué par une série de chemises enfilées les unes sur les autres la, lb, lc, ld, le, lf, la chemise extérieure lg étant, pour des raisons de résistance mécanique, d'épaisseur plus importante que les autres. Le nombre de ces chemises est celui maximum compte tenu du diamètre du piston et de l'épaisseur que l'on peut donner aux chemises proprement dites. On a constaté également que les résultats obtenus en réali- sant le piston conformément à l'invention sont encore amé- liorés si on insère entre deux chemises une couche d'un ma- tériau isolant, ce résultat étant obtenu en faisant en sorte que le diamètre externe de chaque chemise soit légèrement inférieur au diamètre interne de la chemise suivante et en insérant au montage dans le jeu une substance collante à base de résine ayant des caractéristiques isolantes. On a constaté aussi que l'on pouvait obtenir une autre améliora- tion des résultats en constituant la partie 2b de la chemise en un matériau magnétique. Avec référence à la figure 4 qui représente à plus grande échelle le manchon 2c qui constitue la partie supérieure du cylindre de la pompe, celui-ci, selon une caractéristique de l'invention, au lieu d'être constitué par un seul élément en laiton ou un seul élément en graphite ayant des fonctions auto-lubrifiantes, est réalisé en trois parties: soit une partie 2cl en graphite de longueur plus importante, une par- tie 2c2 en laiton et une troisième partie 2c3 disposée entre les deux premières et constituant un joint torique (ou bague) dont les dimensions permettent d'obtenir l'étanchéité entre les parties 2cl et 2c2 et qui, en outre, fait légèrement saillie à l'intérieur du trou dans lequel passe la tige du piston 1 pour faire fonction d'élément d'étanchéité et de propreté pour la tige de piston, ce qui permet de réaliser le diamètre interne du corps 2c avec des tolérances plus im- portantes et, de ce fait, avec une précision moins poussée que celle nécessaire pour les types actuellement fabriqués. Revendications 1. Pompe électromagnétique alternative, caractérisée en ce que le piston 1 qui forme l'élément de pompage de la pompe, au lieu d'être réalisé en une seule pièce, est constitué par une série de chemises la, lb, lc... en filées les unes sur les autres.- 2. Pompe électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un jeu est ménagé entre deux chemises, la, lb, lc,... une substance isolante étant introduite dans ce jeu. 3. Pompe électromagnétique selon la revendication 2, caractérisée en ce que la matière isolante est une substance collante et résineuse pourvue de propriétés isolantes. 4. Pompe électromagnétique selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie centrale 2b au u. ylindre dans laquelle se déplace le piston 1 est également réalisée en un matériau magnétique. 5. Pompe électromagnétique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps supérieur 2c du cylindre de la pompe est constitué en deux parties 2C1 et 2C2 en graphi- te et en laiton, avec interposition d'un joint torique 2C3 faisant légèrement saillie à l'intérieur du trou dans lequel passe la tige du piston 1.