Brevet FR2538861A1 — publié le 19840706

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en liquide d'un organe récepteur, compre- nant une pompe immergée et destiné notamment mais non exclusivement à alimenter un brûleur en combustible liquide. Le brevet FR 2 448 054 décrit une pompe notam- ment pour combustible liquide comprenant un corps borgne immobilisé en rotation et monté de manière à pouvoir coulisser en va et vient sur un arbre rotatif, par exemple directement sur l'arbre d'un moteur Un mécanisme à came disposé entre le corps et l'arbre, par exemple constitué par l'extrémité usinée de l'arbre, produit le mouvement rectiligne alterné du corps selon l'axe de l'arbre et donc la variation cyclique du volume d'une chambre de pompage définie par l'extrémité de l'arbre et l'intérieur du corps borgne. Cette pompe extrêmement simple est bien adaptée aux faibles débits de liquide vers lesquels s'orientent les utilisateurs par raison d'économie. Elle présente toutefois pour inconvénient de nécessiter entre l'arbre moteur et l'extrémité ouverte du corps borgne un joint d'étanchéité de type dynamique soumis non seulement aux contraintes résultant de la rotation de l'arbre, mais également aux contraintes alternées produites par le glissement du corps en va et vient sur l'arbre On comprend que la fatigue du joint est importante et induit un risque de fuite non négligeable. De plus, une telle pompe déplace de très faibles débits de combustible, au contraire des pompes habituelles à débit surdimensionné et à recyclage; l'adduction de bulles d'air à la pompe est par conséquent plus gênante et peut causer l'extinction du brûleur. -2- L'invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients cités des pompes du type décrit et de créer un dispositif d'alimentation en liquide qui soit fiable, peu onéreux et de faible encombrement. Elle concerne un dispositif servant à alimenter en liquide un organe récepteur à partir d'une chambre d'alimentation et comprenant: un corps borgne immobilisé en rotation et monté de manière à pouvoir coulisser sur un arbre moteur rotatif, un mécanisme à came disposé entre le corps et l'arbre pour produire en coopération avec un ressort agissant sur le corps un mouvement de va et vient de celui-ci sur l'arbre en réponse à la rotation de l'arbre, le corps borgne et l'arbre définissant entre eux une cavité de pompage dont le volume varie sous l'effet du mécanisme à came quand l'arbre tourne et qui com- munique avec une lumière prévue sur l'arbre et mise elle-même en relation alternée, quand l'arbre tourne, avec un orifice d'aspiration et un orifice de refoule- ment ménagés dans le corps borgne. Le dispositif selon l'invention comprend une chambre d'alimentation, reliée à l'orifice d'aspiration et dans laquelle est logé le corps borgne, tandis qu'un joint d'étanchéité est monté entre l'arbre rotatif et une paroi fixe de la chambre d'alimentation, et que l'orifice de refoulement est relié à une tubulure abou- tissant à l'extérieur de celle-ci. La durée de vie du joint est ainsi améliorée du fait qu'il n'est soumis qu'à la faible charge du liquide de la chambre d'alimentation et qu'il n'a pas à supporter de contraintes dues au glissement alterné du corps sur l'arbre tournant De plus, l'immersion du corps vibrant dans la chambre permet de larges tolérances de fabrication notamment pour le corps puisque la fuite 253886 i -3- du liquide entre le corps et l'arbre n'est plus une gêne et contribue à la lubrification du palier corps- arbre. De préférence la chambre d'alimentation est montée sur l'arbre moteur sous forme de sous-ensemble d'alimentation incluant le corps borgne et un dispositif de dégazage Ce dernier peut avantageusement comprendre un tube rigide ou flexible reliant l'orifice d'aspiration du corps borgne à l'espace intérieur de la chambre, le tube présentant un orifice de puisage de liquide et à un niveau supérieur une ouverture permettant l'élimina- tion progressive des bulles d'air parvenant à la chambre. Ce dispositif de dégazage constitue un autre aspect important de la présente invention, et peut d'ail- leurs être utilisé dans une chambre d'alimentation qui ne contiendrait pas intérieurement le dispositif de pompage, on utiliserait une pompe d'un genre différent. Dans le cas particulier de l'alimentation d'un brûleur en combustible, la chambre peut être formée d'une pièce avec un flasque ou avec l'enveloppe du moteur ou du ventilateur Elle peut bien entendu être engagée avec le joint d'étanchéité sur l'arbre moteur pour être fixée de manière amovible au flasque ou à l'enveloppe Dans les deux cas, il est souhaitable de prévoir un accès à l'intérieur de la chambre. Le corps de pompe peut être immobilisé en rotation par le flexible de refoulement reliant l'orifice de refoulement du corps A un raccord de sortie de la chambre et/ou par un flexible d'aspiration reliant l'ori- fice d'aspiration du corps à l'espace intérieur de la chambre; le flexible d'aspiration peut bien sûr cons- tituer le tube de-dégazage envisagé précédemment La conception du dispositif d'alimentation se trouve de la sorte simplifiée. -4- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront à l'examen de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés, sur lesquels: - la figure-1 représente schématiquement une coupe axiale d'un brûleur équipé du dispositif d'alimentation conforme à l'invention; la figure 2 montre une coupe schématique agrandie du dispositif de la figure 1; la figure 3 représente le dispositif en coupe trans- versale selon le plan III-III de la figure 2, et la figure 4 représente en vue agrandie les éléments de la pompe des figures 2 et 3. On voit sur la figure 1 un brûleur 10 compre- nant un dispositif d'alimentation 11 en combustible liquide, un ventilateur 12 de type connu à enveloppe extérieure 13, une tête de combustion 14 et des organes de régulation et de commande 15. Un moteur électrique d'axe X-X dont seul a été indiqué l'arbre 16 et son palier à billes 13 A permet d'actionner le ventilateur 12 et une pompe-17 du dispo- sitif d'alimentation 11. Comme le montrent mieux les figures 2 et 3, le dispositif 11 présente une chambre à combustible 18 et un corps borgne 19 monté à glissement sur l'extrémité de l'arbre 16 Le corps 19 peut être immobilisé en rotation par coopération d'un tenon et d'une mortaise complémentaire prévus sur le corps et sur une partie fixe de la chambre 18; il est cependant de préférence empêché de tourner par des flexibles de raccordement et par un ressort de rappel qui seront décrits plus loin. Le corps 19 est déplaçable sur l'arbre 16 selon une translation alternée de faible amplitude grâce à un mécanisme à came constitué soit par une collerette à came ménagée sur l'arbre, soit par une came usinée en bout 5- d'arbre et coopérant avec une butée excentrée prévue à l'intérieur du corps De telles dispositions ont été décrites dans le brevet FR 2 448 054-. Cependant dans le mode de réalisation préféren- tiel de la présente invention, on prévoit (figure 4) une butée usinée en bout d'arbre 16 A, qui coopère avec une surface de came inclinée 19 A prévue intérieurement au fond du corps borgne 19, lors de son moulage en matière synthétique. De la sorte, on peut adapter très simplement le débit de la pompe par échange du corps borgne 19, l'arbre 16 demeurant le même. Lorsque l'arbre moteur 16 tourne, le mécanisme à came produit le va et vient du corps borgne 19 sur l'arbre en coopération avec un faible ressort de rappel 20 interposé entre le corps et une paroi fixe 18 A de la chambre d'alimentation. Le corps borgne 19 présente (figure 3) un orifice d'aspiration 21 et un orifice de refoulement 22 sensiblement opposés; ces orifices sont mis alterna- tivement en liaison lors de la rotation de l'arbre avec une-lumière 23 de l'arbre elle-même ouverte sur une cavité de pompage 24 de volume cycliquement variable, ménagée entre le corps et l'arbre. Selon l'invention, le corps borgne 19 est logé dans la chambre d'alimentation 18 et son orifice d'aspi- ration 21 communique avec le volume de liquide contenu dans la chambre dans les conditions normales de pompage tandis qu'un joint d'étanchéité (joint torique 25 et/ou joint à lèvre 25 A) est disposé entre l'arbre rotatif 16 et une paroi fixe 26 de la chambre d'alimentation On comprendra aisément que le joint 25 ne supporte que les contraintes dues à la rotation de l'arbre, ainsi que la faible pression due à la hauteur réduite du liquide dans la chambre De plus, le corps 19 peut désormais être fabriqué avec une large tolérance puisque les fuites de -6- liquide reviennent à la chambre tout en lubrifiant le palier; enfin, le ressort 20 peut être allégé par suite de la réduction du poids du corps débarrassé du joint, la butée 17 A (figure 4 *) du ressort pouvant donc également être allégée. Un tube flexible 27 situé dans la chambre 18 est relié à l'embout d'aspiration 21 Il présente une ouvertu- re 29 à son extrémité libre Un orifice calibré de puisage 28 est prévu dans le tube 27 ou mieux dans l'embout d'as- piration 21 Le niveau normal de liquide dans la chambre est désigné par h 1 L'ouverture 29 se situe plus haut que l'orifice calibré 28, et plus haut que le niveau h 1 La chambre 18 -présente un raccord d'entrée 30, muni d'un filtre 30 A. Un tube au moins en partie flexible 31 est relié d'une part à l'orifice de refoulement 22 du corps borgne, d'autre part à un raccord de sortie 32 de la chambre 18. Il convient de remarquer que les flexibles 27, 31, concourent à immobiliser en rotation le corps borgne 19 tout en autorisant son coulissement alterné de faible amplitude sur l'arbre Les flexibles sont par exemple en appui contre la paroi intérieure de la chambre d'alimentation On notera que la rupture de l'un des flexibles n'a pas pour effet de fuite externe du liquide. Le dispositif d'alimentation avec dégazage décrit fonctionne de la manière suivante En régime établi et lorsqu'il n'y a pas d'arri- vée d'air au raccord d'entrée 30, la pompe volumétrique 17 assure le même débit de liquide d au raccord 30, à l'orifice calibré de puisage 28, à l'orifice d'aspiration 21; l'orifice 28 est calibré de sorte que le niveau du liquide dans la chambre se stabilise à la hauteur h 1- assurant une charge suffisante pour faire passer le débit. Z 538861 -7- Lorsqu'une certaine quantité d'air arrive brusquement au raccord 30, le niveau du liquide baisse jusqu'à un niveau h 2 indiqué en tirets sur la figure 2 ce niveau étant insuffisant pour assurer le débit d à l'orifice 28 Le débit à l'orifice d'aspiration 21 étant inchangé, la compensation volumétrique s'effectue par aspiration d'air par l'ouverture, 29 et le tube 27 L'air est dès lors associé au liquide sous forme de micro- bulles aspirées à l'orifice 21 à chaque cycle de pompage. Le volume compris entre l'orifice calibré 28 et la lumière 23 est inférieur à la cylindrée de la pompe et assure ainsi une parfaite régularité s L'excès d'air dans la chambre d'alimentation 18 est alors progressivement annulé par envoi de micro- bulles d'air avec le combustible, vers le brûleur, et ce sans provoquer l'extinction intempestive de celui-ci. Comme précédemment indiqué, ce dispositif de dégazage peut être utilisé avec une pompe 17 différente de celle décrite plus haut, immergée ou non. Par ailleurs, on constate que la présence du joint d'étanchéité 25 dans une paroi fixe 26 de la chambre 18 permet d'assurer un mouillage constant de la pompe 17. Le corps borgne 19 constitue (le cas échéant avec le flexi- ble 27 et le flexible 31) un composant interchangeable autorisant un changement de débit En effet, pour changer le débit il suffira de remplacer un composant muni d'un corps 15 à cavité 24 et à orifice calibré 28 par un composant à cavité, surface de came inclinée et orifice calibré dimensionnés différemment -Cela peut se faire aisément après ouverture du couvercle 18 A de la chambre 18. Il va de soi que l'on peut apporter des modifi- cations au mode de réalisation décrit sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 2538861. -8- REVENDICATIONS 1 Dispositif d'alimentation en liquide d'un organe récepteur à partir d'une chambre d'alimentation comprenant un corps borgne immobilisé en rotation et monté de manière à pouvoir coulisser sur un arbre moteur rotatif, un mécanisme à came disposé entre le corps et l'arbre pour produire en coopération avec un ressort agissant sur le corps un mouvement alterné d'amplitude faible du corps sur l'arbre, en réponse à la rotation de l'arbre, le corps borgne et l'arbre définissant entre eux une cavité de pompage dont le volume varie sous l'effet du mécanisme à came quand l'arbre tourne et qui com- munique avec une lumière prévue sur l'arbre et mise elle-même en relation alternée, quand l'arbre tourne, avec un orifice d'aspiration et un orifice de refoule- ment ménagés dans le corps borgne, caractérisé par le fait qu'il comprend une chambre d'ali- mentation ( 18), reliée à l'orifice d'aspiration ( 21), et dans laquelle est logé le corps borgne ( 19), tandis qu'un joint d'étanchéité ( 25) est monté entre l'arbre rotatif et une paroi fixe ( 26) de la chambre d'alimentation, et que l'orifice de refoulement ( 22) est relié-à une tubulure ( 31, 32) aboutissant à l'extérieur de la chambre d'alimen- tation. 2 Dispositif d'alimentation selon la revendi- cation 1,-caractérisé par le fait que-la chambre d'ali- mentation ( 18) comprend un dispositif de dégazage inter- posé entre un raccord d'entrée ( 30) de la chambre et l'orifice d'aspiration ( 21). 3 Dispositif d'alimentation selon la revendi- cation 2, caractérisé par le fait que le dispositif de dégazage comprend un tube ( 27) reliant l'orifice 9- d'aspiration ( 21) à l'intérieur de la chambre d'alimen- tation, le tube ( 27) présentant à un niveau prédéterminé un orifice ( 28) de puisage de liquide et à un niveau supérieur à celui de l'orifice ( 28) et à celui du liquide dans la chambre, une ouverture ( 29) permettant l'élimi- nation des bulles d'air parvenant à la chambre d'alimen- tation ( 18). 4 Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la chambre d'alimentation ( 18) est montée sur l'arbre moteur ( 16) en tant que sous ensemble d'alimentation incluant le corps borgne ( 19). Dispositif d'alimentation selon la revendi- cation 4, caractérisé par le fait que la chambre d'ali- mentation ( 18) inclut le joint d'étanchéité ( 25). 6 Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le corps borgne ( 19) est immobilisé en rotation par au moins un flexible de raccordement ( 31) - 7 Dispositif d'alimentation selon la revendi- cation 6, caractérisé par le fait qu'au moins un flexible de raccordement ( 27) est-en appui contre la paroi inté- rieure de la chambre d'alimentation ( 18). 8 Dispositif d'alimentation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le tube ( 27) relié à l'orifice d'alimentation ( 21) est flexible. 9 Brûleur à combustible liquide comportant le dispositif d'alimentation défini par l'une des revendica- tions 1 à 8.