Brevet FR2520450A1 — publié le 19830729

I Pompe à membrane, N o t a m m e N t pompe doseuse. La présente invention concerne une pompe à membrane, en particulier une pompe doseuse, qui comporte un corps de pompe fermé par un couvercle éventuellement muni d'organes de réglage ou d'actionnement faisant saillie vers l'extéri- eur, reçoit un électroaimant pour commander la membrane au moyen d'une tige actionnée axialement par l'armature et par un ressort de rappel et un dispositif de commande électrique pour délivrer des impulsions d'excitation à l'électroaimant, et porte sur un côté frontal une tête de pompe présentant la membrane. Une pompe à membrane de ce genre est décrite dans le brevet DE N O 2 322 764 Etant donné que le dispositif de commande électrique et l'électroaimant sont logés ensem- ble dans un corps de pompe, tous les éléments constitutifs essentiels nécessaires au fonctionnement se trouvent réunis dans un seul ensemble Ceci facilite l'installation et éco- nomise de la place De telles pompes à membrane ne peuvent cependant pas être utilisées dans des zones présentant un. danger d'explosion puisque le risque de voir se produire des étincelles ou un échauffement-excessif dans l'électroaimant ou dans les éléments constitutifs du dispositif de commande ne saurait jamais être totalement exclu. Il existe déjà une pompe à membrane à entraînement électromagnétique (voir LEWA "Dosierpumpen" prospectus Dl-400 d, 1976) dans laquelle la commande électromagnétique correspond au mode de protection "sécurité accrue" en zone présentant un risque d'explosion L'électroaimant en ques- tion est immergé dans-de l'huile Le dispositif de commande se trouve dans une envelopppe spéciale qui peut être placée à l'extérieur de la zone présentant un danger d'explosion. La présente invention a pour objet de fournir une pompe à membrane du genre décrit plus haut mais qui puisse être utilisem Mans des zones présentant un risque d'explo- sion. Ce but est atteint suivant l'invention par le fait que le corps de pompe et le couvercle sont réalisés de fa- çon à former ensemble un blindage à haute résistance à la pression et qu'au niveau de la liaison entre le couvercle et le corps de pompe, dans la zone o la tige sort du corps de pompe et dans les zones de sortie d'organes de réglage ou d'ac- tionnement éventuellement présents sont prévues des fentes ne laissant pas passer d'étincelles d'allumage. Dans ce mode de construction les organes de commande électriques sont enfermés dans un blindage à haute résistan- ce à la pression de façon à obtenir le mode de protection "blindage antidéflagrant" selon la norme DIN EN 50 018 En cas d'explosion à l'intérieur du blindage celui-ci résiste à la pression ainsi exercée; une propagation de l'explosion vers l'extérieur est empêchée par les fentes qui grâce à leur faible largeur et à leur longueur évitent à coup sur que des étincelles d'allumage ne se transmettent à l'exté- rieur Le corps de pompe et le couvercle sont directement utilisés pour former le blindage L'obtention de la néces- saire résistance à la pression n'exige que des mesures de renforcement peu importantes puisque le corps de pompe pré - sente déjà une résistance mécanique considérable en raison des nervures d'échange de chaleur habituellement prévues Le fait de prévoir des fentes suffisamment longues et dimen- sionnées de façon précise entratne certes des transforma- tions considérables du corps de pompe et du couvercle mais permet d'obtenir, sans blindage additionnel, une pompe à membrane antidéflagrante. Il est particulièrement avantageux que la fente entre le corps de pompe et le couvercle soit une fente cylindrique entre des parties se chevauchant axialement du corps de pom- pe et du couvercle La forme cylindrique est importante, in- dépendamment de la forme extérieure du corps de pompe, puis- que l'usinage d'éléments cylindriques permet d'obtenir des largeurs de fente très précises De surcroît, on peut confé- rer a une fente cylindrique une longueur suffisante sans 252045 ' qu'il faille pour autant accroître les dimensions de la sec- tion du corps de pompe. A cet égard le couvercle peut à la suite d'un gradin présenter une partie marginale en forme de col à surface pé- riphérique extérieure cylindrique usinée et le corps de pom- pe peut présenter un prolongement à surface périphérique in- térieure cylindrique usinée entourant la partie en forme de col La partie en forme de col et le prolongement sont rap- prochés jusqu'à ce qu'ils butent l'un contre l'autre au ni- veau du gradin et forment une fente cylindrique d'une lon- gueur axiale pouvant être choisie à volonté. Si le corps de pompe présente un contour extérieur qui diffère de la forme cylindrique, par exemple un contour polygonal, il est recommandable de laisser la fente s'éten- dre par endroits à proximité de ce contour extérieur et de disposer des vis de serrage dans les zones de plus grande distance Cela permet de donner à la fente cylindrique le plus grand diamètre possible, ce qui a pour avantage que les aires de section situées à l'intérieur de ce diamètre et disponibles pour le montage des organes de commande électri- ques présentent également un diamètre maximal. Dans une forme de réalisation préférée la tige est guidée, à la suite de sa fente cylindrique, dans un support. Ce support fait que la tige se trouve disposée de façon sen- siblement symétrique dans l'alésage concerné du corps de pompe de façon à obtenir une fente d'une largeur bien déter- minée. Il importe notamment que le support soit un palier à roulement On obtient ainsi qu'il ne se produise pas d'é- chauffements inadmissibles qui conduisent à une déformation de la fente par dilatation thermique ou même à une élévation de température excessive. Il est en outre avantageux que la tige traversant l'alésage de façon à définir la fente soit une pièce cylindrique qui au niveau de ses côtés frontaux se trouve reliée au moyen du ressort de rappel exclusivement en liai- son dynamique aux organes de transmission de mouvement al- ternatif voisins En raison de la liaison dynamique la pièce cylindrique est sollicitée uniquement en direction axiale Il ne peut donc pas se produire des forces transver- sales qui provoqueraient une déformation transversale de la pièce cylindrique et par conséquent une variation inadmissible de la fente. Il est recommandable que la pièce cylindrique $ soit en acier trempé inoxydable Le caractère inoxydable diminue le danger de formation d'étincelles Grâce à la trempe la pièce pièce cylindrique présente une longue durée de vie. Dans une forme de réalisation préférée le ressort de rappel agit sur une pièce en forme de pot entourée par le ressort et qui avec son fond joue le r 8 le d'organe de trans- mission de mouvement alternatif prenant appui contre la piè- ce cylindrique et est guidée avec sa périphérie inté- rieure sur un support lisse entourant la fente Cette pièce en forme de pot à ressort permet de faire agir le ressort de rappel sur la membrane et tous les organes de transmission de mouvement alternatif sans que cela nécessite un supplé- ment de place en direction axiale A l'aide du support lisse la pièce en forme de pot à ressort est guidée de manière pré- cise en direction axiale de sorte qu'également pour cette raison aucune force trmansversale n'est exercée sur la mem- brane et les autres,-organes de transmission de mouvement al- ternatif Etant donné que la pièce en forme de pot à-ressort présente mu fond fermé, la fente traversée par la tige est ef- ficacement protégée contre la pénétration de particules de salissures ou d'autres impuretés. Avantageusement, la pièce en forme de pot à ressort est en acier spécial et le support lisse est un palier com- posite en bronze-matière synthétique Cette combinaison of- fre une longue durée de vie, ne présente aucune tendance à la formation d'étincelles et possède de bonnes caractéris- tiques de glissement. L'extrênité libre de la pièce en forme de pot est a-rantageusement reliée par l'intermédiaire d'une membrane d'étanchéité à une partie formant corps entourant le ressort. Ainsi le sapport lisse est également protégé contre la péné- tration de salissures. De préférence, un organe de réglage ou d'actionnement faisant saillie vers l'extérieur et formant avec un trou dans le couvercle une fente cylindrinue est monté dans le couvercle séparément de l'organe à régler ou à actionner et est relié à celui-ci par l'intermédiaire d'une liaison per- mettant un certain jeu Par cette mesure on obtient nue la fente cylindrique présente une forme bien définie qui n'est pas influencée défavorablement par la position de montage de l'organe à régler ou à actionner Les organes à régler ou à actionner peuvent notamment être montés dans le corps de pompe et lors de la mise en place du couvercle être automa- tiquement reliés aux organes de réglage ou d'actionnement. Suivant une caractéristique de l'invention l'organe à actionner est un commutateur à touche sur le palpeur axiale- ment déplaçable duquel agit un organe d'actionnement dépla- gable axialement et sollicité par un ressort de rappel. Etant donné qu'entre l'organe d'actionnement et le palpeur ne s'établit qu'une liaison dynamique, le jeu recherché existe. Suivant une autre caractéristique de l'invention l'or- gane à régler est une pièce rotative ou à vis à laquelle l'organe de réglage est relié par une liaison à mise en pri- se du type à fourche Une telle liaison de mise en prise permet également un jeu radial et axial. Si un dispositif d'indication visuelle est disposé derrière un trou dans le couvercle, un cylindre en matière transparente suffisamment long pour former une fente ne laissant pas passer d'étincelles d'allumage doit être mis en place dans le trou Un cylindre de cette longueur peut également être mis en place, notamment lors Qu'il est collé dans le trou, sans porter préjudice à la résistance du cou- vercle à la pression. Une autre mesure de protection consiste à relier l'électroaimant au niveau de l'un de ses côtés frontaux au corps de pompe de facon à permettre une conduction thermique entre ceux-ci,et à prévoir à proximité de l'autre côté fron- tal un coupe-circuit de protection contre des termpératures excessives Etant donné que le coupe-circuit protecteur est disposé à l'endroit de l'électroaimant le plus chaud en cours de fonctionnement, il réagit à temps avant que les éléments constitutifs de la pompe n'atteignent une tempéra- ture qui risquerait de déclencher une explosion. Il est en outre favorable de privoir une ouverture d'éc Qulement goutte à goutte entre la membrane et l'accès à la fente pour la tige On obtient ainsi ou'en cas de rupture de la membrane le liquide sortant du système de refoulement n'entre pas en contact avec le corps de pompe ou n'encrasse pas la fente de sortie avoisinante. L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation préférée illustré aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une pompe à membrane suivant l'invention; la figure 2 est une vue de gauche dans le couvercle, celuici ayant été retiré de la pompe; la figure 3 est une coupe d'un commutateur à touche et la figure 4 est une coupe d'un dispositif d'indica- tion visuelle. Un corps de pompe 1 est fermé d'un côté par un cou- vercle 2 Sur son autre côté est fixée à l'aide de vis 3 une partie formant corps 4 contenant un ressort A cette partie formant corps est fixée à l'aide de vis 5 une tête de pompe 6 Entre les deux parties 7 et 8 de cette dernière est ser- l'un de l'autre, rée une membrane 9 Celle-ci separe,une chambre de volume variable 10 et un espace libre 12 muni d'une ouverture d'é- coulement goutte à goutte 11 La tête de pompe 6 présente une tubulure d'aspiration 13 dans laquelle sont montées des soupapes d'aspiration et une tubulure de refoulement'14 dans laquelle sont montées des soupapes de re- foulement. Dans le corrs de pompe 1 est monté un électroaimant 15 comprenant une bobine d'excitation 16, une armature 17 et une culasse 18 La culasse est fixée au moyen de vis 19 à une plaque 20 qui est à son tour fixée au moyen de vis 21 à la paroi frontale 22 du corps de pompe de façon à permettre une conduction thermique entre elles A l'extrémité opposée de l'électroainmant est monté un coupe-circuit protecteur 23 qui interrompt l'amenée de courant lorsqu'une température li- mite fixée à l'avance est dépassée L'armature 17 est reliée à une barre 24 Celle-ci se trouve, sous l'influence d'un ressort de rappel 25, en liaison dynamique avec une pièce cylindrique en acier 26 et celle-ci se trouve à son tour en liaison dynamique avec une pièce en forme de pot 27 soumise à l'action du ressort et dont le fond fermné 28 est relié à la membrane 9 par une liaison à vis Par conséquent, les t,rois organes de transmission de mouvement alternatif 24, 26 et 27 se déplacent,lors de chaque mouvement alternatif, entre une butée fixe 29 et une butée réglable 30. Une tubulure 31, qui reçoit dans son espace intérieur un palier à roulement 32 pour guider la pièce cylindrique mo- bile 26, est réalisée en une nièce avec la paroi frontale 22 du corps de pompe 1 La partie cylindrique 33 de la pièce mo- bile 26 forme avec la face intérieure cylindrique de la tu- bulure 31 qui l'entoure une fente d'une longueur et de dimen- sions radiales telles que des étincelles d'allumage ne ris- quent pas de se transmettre à l'extérieur Sur le côté exté- rieur de la tubulure 31 se trouve un support lisse 35 sous la forme d'un palier composite en bronze-matière synthétique sur lequel la paroi 36 de la pièce en forme de pot 27 est guidée axialement Le ressort de rappel prend appui entre une bride radiale 37 de cette paroi 36 et une face frontale 38 de la partie formant corns 4 Une membrane d'étanchéité 39 empêche la pénétration de salissures et d'humidité dans la zone du support lisse 35. Une autre -fente cylindrique 40 est formée entre la surface extérieure d'une partie marginale en forme de col 42 du couvercle 2 limitée par un gradin 41 et la surface inté- rieure d'un prolongement 43 du corps de pompe 1 On obtient ainsi à nouveau une fente d'une longueur suffisamment grande et de dimensions radiales suffisamment réduites pour empê- cher des étincelles d'allumage de se transmettre à l'exté- rieur A titre de protection contre l'humidité un joint an- nulaire 44 est prévu au niveau du gradin 41. Comme représenté sur la figure 2, la section du cou- vercle 2 est polygonale La fente cylindrique 50 présente le -plus grand diamètre possible Il s'étend par conséquent en plusieurs endroits, tels que celui désigné par 45, à proxi- mité du contour extérieur 46 et se trouve en d'autres en- droits, par exemple à celui désigné par 47, à une plus gran- de distance du contour extérieur Au niveau de ces derniers endroits sont prévus les trous 48 pour les vis de fixation non représentées au moyen desquelles le couvercle et le corps de pompe sont serrés l'un contre l'autre. Dans l'espace intérieur 49 entouré par le corps de pompe 1 et le couvercle 2 est en outre logé un dispositif de commande électrique 50 Celui-ci présente une platine 51 qui est portée à l'aide de vis 52 sur des supports 54 faisant saillie sur le côté frontal 53 du couvercle 2 Du côté gau- che (sur la figure 1) de la platine 51 sont prévus des élé- ments constitutifs 55 du montage électrique, alors que du côté droit se trouvent des organes réglables ou susceptibles d'être actionnés, à savoir un potentiomètre 56 pour régler la fréquence des impulsions, un commutateur marche-arrêt 57 et éventuellement un autre commutateur marche-arrgt 58 (fi- gure 3) pour la commande externe En outre, la platine 51 peut porter une diode luminescente 59 (figure 4). Au potentiomètre 56 est associé un organe de réglage 60 dont le fût traverse un trou 62 dans le couvercle 2 de façon à former une fente 61 ne laissant pas passer d'étin- celles d'allumage Sur cet organe de réglage est mis en pla- ce du côté extérieur un bouton rotatif 63 Du côté intérieur est prévu un élément de liaison en forme de fourche 64 qui s'engage sur un élément de liaison correspondant du potentio- mètre 56 Un ressort 66 s'appuyant sur une butée 65 maintient l'organe de réglage 60 dans une position axiale fixée à l'a- vance. Pour le commutateur à touche 58 de la figure 3 est également prévu un organe de réglage 67 dont le fût cylindri- que forme avec un trou 68 traversant le couvercle 2 une fente 69 ne laissant pas passer d'étincelles d'allumage A l'aide du bouton 70 mis en place du côté extérieur l'organe de ré- glage 67 peut être poussé vers l'intérieur à l'encontre de la force d'un ressort 72 s'appuyant contre une butée 71 et ainsi i 5 actionner un palpeur 73 du commutateur 58 L'organe d'action- nement 74 pour le commutateur 57 peut être construit de ma- nière analogue. Afin de rendre la diode luminescente 59 visible un cy- lindre de verre 76 est placé dans le trou d'une douille file- tée 75 de façon à obtenir à nouveau une fente 77 ne laissant pas passer d'étincelles d'allumage La douille 75 présente un filetage qui forme avec le trou taraudé correspondant éga- lement une fente 78 ne laissant pas passer d'étincelles d'al- lumage. La paroi frontale 53 du couvercle 2 comporte centrale- ment une tubulure 79 présentant un taraudage 80 dans lequel est maintenu un organe réglable 80 a qui porte la butée dé- plaçable 30 Un organe de réglage 81 est maintenu avec son fat dans un trou cylindrique du couvercle de façon à obtenir une fente 82 ne laissant pas passer d'étincelles d'allumage. L'organe de réglage 81 présente du côté extérieur un bouton rotatif 83 et du coté intérieur un élément de liaison en for- me de fourche 84 qui est relié à un élément de liaison cor- respondant de l'organe réglable 80 a. Sur le dessous du couvercle 2 sont prévues deux en- trées de câble 85 et 86 Dans celles-ci sont vissés respecti- vement un tampon 87 et un passe-câble 88 de telle façon que le filetage forme à nouveau une fente ne laissant pas passer d'étincelles d'allumage Les éléments constitutifs peuvent éventuellement encore être assujettis par une colle. Aux fentes 61, 69 et 82 peuvent également être asso- ciées des bagues toriques afin d'assurer l'étanchéité à l'hu- midité. Le corps de pompe 1 et le couvercle 2 sont construits de façon à présenter une haute résistance à la pression de sorte qu'ils résistent à une explosion se produisant dans l'espace intérieur 49 Ils sont de préférence en fonte d'alu- minium contenant moins de 6 % de magnésium L 6 couvercle 2 peut éventuellement aussi être réalisé en matière synthéti t que La partie formant corps 4 contenant le ressort est avan- tageusement en fonte grise pour qu'il ne se produise pas d'étincelles en cas de contact entre celui-ci et la pièce en forme de pot soumise à l'action du ressort La matière syn- thétique constitutive du support lisse 35 est avantageuse- ment du polytétrafluoréthylène La pièce en forme de pot est en acier spécial La tête de pompe peut être réalisée en verre acrylique, en chlorure de polyvinyle, en polytétrafluo- réthylène ou en acier spécial Le cylindre de verre 76 est par exemple en verre synthétique Le palier à roulement 32 est un coussinet à billes dans lequel la pièce cylin - drique 26 est mise en place sans jeu Les fûts des organes de réglage 60, 67 et 81 sont de préférence également en acier spécial. * 11 REVENDIOATIONS 1 Pompe à membrane, en particulier pompe doseuse, qui comporte un corps de pompe fermé par un couvercle éven- tuellement muni d'organes de réglage ou d'actionnement fai- sant saillie vers l'extérieur, reçoit un électroaimant pour commander la membrane au moyen d'une tige actionnée axiale- ment par l'armature et par un ressort de rappel, et un dis- positif de commande électrique pour dérivrer des impulsions d'excitation à l'électroaimant, et porte sur un côté frontal une tête de pompe présentant la membrane, caractérisée en ce que le corps de pompe ( 1) et le couvercle ( 2) sont réalisés de façon à former ensemble un blindage à hauterésistance à la pression et en ce qu'au niveaude laliaison entrele couvercle et le corps de pompe, dans la zone o la tige ( 26) sort du corps de pompe et dans les zones de sortie d'organes de ré- glage ou d'actionnement ( 60, 67, 81) éventuellement présents sont prévues des fentes ( 34, 40, 61, 69, 82) ne laissant pas passer d'étincelles-d'allumage. 2 Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fente ( 40) entre le corps de pompe ( 1) et le cou- vercle ( 2) est une fente cylindrique formée entre des parties ( 42, 43) se chevauchant axialement du corps de pompe et du couvercle. 3 Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le couvercle ( 2) comporte à la suite d'un gradin ( 41) une partie marginale en forme de col ( 42) présentant une sur- face périphérique extérieure cylindrique usinée et le corps de pompe ( 1) présente un prolongement ( 43) entourant la par- tie en forme de col et présentant une surface périphérique intérieure cylindrique usinée. 4 Pompe selon la revendication 2 ou 3 dans laquelle le corps de pompe présente un contour extérieur qui diffère de la forme cylindrique, par exemple jin contour polygonal, caractérisée en ce Que la fente ( 40) s'étend par endroits à proximité de ce contour extérieur ( 46) et en ce que des vis de serrage sont disposées dans les zones de plus grande dis- tance. Pompe selon l'une quelconque dés revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la tige ( 26) est guidée, à la suite de la fente cylindrique ( 34) formée par elle, dans un support ( 32). 6 Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que le support ( 32) est un palier à roulement. 7 Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce aue la tige ( 26) traversant l'alésa- re correspondant de façon à former la fente est une pièce cylindrique qui au niveau de ses côtés frontaux est re- liée au moyen du ressort de rappel ( 25) exclusivement en li- aison dynamique aux organes de transmission de mouvement al- ternatif avoisinants ( 24, 27). 8 Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que la pièce cylindrique ( 26) est en acier trempé inoxydable. 9 Pompe selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que le ressort de rappel ( 25) agit sur une pièce en formé de pot ( 27) entourée par lui et qui, reliée à la mem- brane ( 9), joue avec son fond ( 28) le rôle d'organe de trans- mission de mouvement alternatif prenant appui sur la pièce cylindrique ( 26) et est auidée avec sa périphérie in- térieure sur un support lisse ( 35) entourant la fente ( 34). 10 Pompe selon la revendication 9, caractérisée en ce que la pièce en forme de pot ( 27) entourée par le ressort est en acier spécial et en ce que le support lisse ( 35) est un palier composite en bronze-matière synthétique. 11 Pompe selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que l'extrémité libre de la pièce en forme de pot ( 27) est reliée par l'intermédiaire d'une membrane d'étanchéité ( 39) à une partie formant corps ( 4) qui l'entoure et contient le ressort. 12 Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 ou d'actionnement à 11, caractérisée en ce qu'un organe de réglage/( 60, 67,81) faisant saillie vers l'extérieur et qui forme avec un trou dans le couvercle une fente cylindrique ( 61, 69, 82) est monté dans le couvercle ( 2) séparément de l'organe à régler ou à actionner ( 56, 58, 80 a) et est relié à celui-ci par l'intermédiaire d'un élément de liaison permettant un cer- tain jeu. 13 Pompe selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'organe à actionner est un commutateur à touche ( 58) sur le palpeur axialement déplaçable ( 73) duquel agit un or- gane d'actionnement ( 67) déplaqable axialbmrnb et sollicité par un ressort de rappel ( 72). 14 Pompe selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'organe à régler est tn organe rotatif ou à vis ( 56, a) auquel l'organe de réglage ( 67, 81) est relié par l'in- termédiaire d'un élément de liaison par mise en prise en forme de fourche ( 64, 84). Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'un dispositif d'indication vi- suelle ( 59) est disposé derrière un trou dans le couvercle ( 2) et en ce oue dans le trou est mis en place un cylindre ( 76) en matière transparente suffisamment long pour former une fente ( 77) ne laissant pas passer d'étincelles d'alluma- ge. 16 Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que l'électroaimant ( 15) est relié d'un c 8 té frontal au corps de pompe ( 1) de façon à permettre une conduction thermique entre ceux-ci et en ce qu'à proxi- mité de l'autre côté frontal est prévu un coupe-circuit ( 23) de protection contre les températures trop élevies. 17 Pompe selon l'une nuelconiue des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'un orifice d'écoulement goutte à goutte ( 11) est prévu entre la membrane ( 9) et l'accès à la fente ( 34) pour la tige ( 26).