Brevet FR2557928A1 — publié le 19850712

L'invention est relative à un perfectionnement aux pompes à membrane à débit variable concernant plus particu- lièrement des moyens d'entraînement et de guidage du piston à course fixe d'actionnement hydraulique de la membrane. Il est connu dans leur principe divers systèmes de pompes à membrane à débit variable dans lesquelles la membrane limitant la chambre de pompage est actionnée hydrauliquement par un liquide contenu dans une deuxième chambre dite chambre de déplacement dans laquelle se déplace un piston animé d'un mouvement alternatif à course fixe. La variation de débit est alors obtenue par un dispositif permettant de décharger une partie du liquide contenu dans la chambre de déplacement pen- dant une partievariable de la course. Plus particulièrement ce dispositif peut être constitué par un piston creux muni au voisinage du fond arrière d'orifices radiaux occultés par une bague extérieure pendant une partie de la course et débouchant dans une chambre de réserve à pression atmosphérique pendant une autre partie de cette course. Un réglage de la position axiale de la bague extérieure permet de faire varier la por- tion de la course dite "course active" pendant laquelle les ori- fices sont occultés et par là, le débit de la pompe. Par rapport aux pompes à membrane à commande hydrauli- que- course ou à cadence variables du piston, ce système de pompe comporte une notable simplification de construction et de prix de revient. Néanmoins il présente un inconvénient principal. Du fait de la présence, à l'arrière du piston,du mécanisme réglable d'occultation des trous, l'encombrement longitudinal est augmenté, ainsi que le porte -à-faux dans le cas des systèmes d'entraînement classiques du type bielle- manivelle ou camé..et rappel par ressort, limité pour des raisons bien connues aux petites puissances. Cette augmentation du porte à faux entraîne soit un risque d'usure prématurée du piston, soit un allongement important du guidage avant du piston,qui entraîne une augmentation du prix, du poids et de l'encombrement de la pompe. g557928 Grâce à l'invention, cet inconvénient est évité par l'utilisation d'un système d'entraînement du piston qui assure un guidage longitudinal de celui-ci au niveau de sa partie arrière. L'invention concerne à cet effet un perfectionnement aux pompes à membrane à débit variable dont la membrane limi- tant une chambre de pompage est actionnée hydrauliquement par un.liquide contenu dans une chambre de déplacement dans laquelle se déplace un piston animé d'un mouvement alternatif à course fixe, ledit piston étant creux et présentant au voisinage du fond arrière des orifices radiaux occultés par une bague extérieure pendant une partie de la course et débouchant dans une chambre de réserve à pression atmosphéri- que pendant une autre partie de la course. Selon l'invention le piston est entrainé par un excentrique circulaire solidaire de la roue d'un couple réduc- teur roue et vis, l'ensemble étant monté de façon à tourner fou sur un arbre fixe dont l'axe est perpendiculaire à l'axe du piston et passe par cet axe, le piston se terminant par une queue en forme de U dont les ailes sont perpendi- culaires..-& l'axe du piston et écartées d'une longueur lëgè- rement supérieure au diamètre de l'excentrique, et dont la base est perpendiculaire audit arbre fixe et est pourvue d'une rainurelongitudinale parallèle à l'axe du piston, qui est traversée par l'arbre fixe, la largeur de la rainure étant très légèrement supérieure au diamètre de l'arbre fixe, l'excentrique étant logé entre les ailes de la queue en forme de U pour entrainer;le piston suivant un mouvement alternatif. D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront au cours de ladescription qui suit d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en regard des figures annexées dans lesquelles: La figure 1 représente une pompe munie du perfec- tionnement selon l'invention, en coupe longitudinale. La figure 2 est une vue de dessus de la pompe, en coupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 1. Le principe, la construction et le fonctionnement d'une pompe à membrane à débit variable du type représenté sont connus. Les éléments classiques seront seulement décrits schématiquement, les éléments du perfectionnement selon l'invention étant seuls décrits en détail. Sur la figure 1, de gauche à droite à partir de la face avant, on trouve successivement:'La chambre de pompage 1 munie du clapet d'aspiration 2 et du clapet de refoulement 3, la membrane 4, la chambre de déplacement 5 logeant le piston creux 6, et le système d'entrainement 7 du piston. La membrane 4 représentée est une membrane composite formée d'une âme centrale en élastomère souple plaquée de deux minces couches de téflon 4a et 4b. Elle est munie d'un détec- teur de rupture non décrit en détail repéré schématiquementen 8. La membrane 4 est circulaire et elle est maintenue à sa périphérie par pincement entre deux butées rigides 9 et 10 disposées respectivement dans les chambres 1 et 5. Chaque butée 9,10 est en forme d'anneau coaxial à la membrane 4, et dont la face 11,12 tournée vers la membrane 4 présente un - profil de forme générale conique s'évasant vers la membrane 4. La.face 11 de la butée 9 présente uné portion de profil conique 13 s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de la zone de pincement de la membrane 4, qui se poursuit par une portion de profil en cuvette 14 jusqu' à l'orifice central de la butée 9 en forme d'anneau. L'orifice 15 a de pré- férence un diamètre compris entre le tiers et la moitié du diamètre extérieur de la butée 9. La face 12 de la butée 10 présente uniquement un profil symétrique du profil de la portion 13 susdite, par rapport au plan de pincement de la membrane. La face 12-s'étend radialement jusqu'à l'orifice central 16 de la butée 10, cet orifice ayant donc un diamètre supérieur à l'orifice 15. L'orifice 16 est traversé honrizontalement par une poutre 23 s'appuyant sur les parois de l'orifice et dont la face 24 dirigée vers la membrane 4 est en léger retrait par rapport à l'entrée correspondante de l'orifice 16. La poutre 23 est pourvue d'un trou axial traversant 25. De part et d'autre de la membrane 4, et sur celle-ci sont fixés deux déflecteurs rigides circulaire 17,18 coaxiaux aux butées 9,10. Chaque déflecteur 17,18 présente une face plane 19,20 en contact avec la membrane 4. Le déflecteur 17 de la chambre de pompage 1 présente un profil conique 21 complémentaire du profil en cuvette 14 de la-butée 9. Le déflecteur 17 se termine au centre par un nez cylindrique 22 s'engageant légèrement dans l'orifice 15. Le déflecteur 18 de la chambre de déplacement est constitué d'une simple rondelle plate de diamètre légèrement inférieur à celui de l'orifice 16 de la butée 10 et égal au diamètre extérieur du déflecteur 17. L'épaisseur du déflecteur 18 correspond au décalage axial entre la face 24 de la poutre 23 regardant la membrane 4 et l'entrée correspondante de l'orifice 16 de la butée 10. Les déflecteurs 17 et 18 sont assembles sur la membrane 4 au moyen d'une vis 26 qui s'appuie sur le déflec- teur 18, traverse ce dernier, la membrane 4 et se fixe dans le déflecteur 17. La taille du trou 25 de la poutre 23 est suffisante pour pouvoir y loger la têtède la vis 26. La chambre de déplacement 5 est munie comme il est classique, d'une soupape de sûreté 27 et son évacuation se fait à travers-le passage 28 dans la chambre de réserve 29 laquelle se trouve en principe à la pression atmosphérique. Le piston creux 6 est muni;à sa partie arrière d'une pluralité de trous 30 pouvant être obturés ou débouchant dans la.chambre 29 suivant la position relative du piston et de la douille de réglage 31 montée flottante sur le piston avec tràs faible jeu. La position longitudinale de cette douille 31 peut être réglée au moyen d'une--crémaillère 32 entraînée par le pignon 33, lii iême commandé par le bouton de réglage gradué 34. Le système de réglage est calé de manière qu'à la position extrême avant représentée de la douille 31, les trous 30 soient découverts pendant toute la course du piston représenté ici en position avant extreême. Ceci correspond au débit nul de la pompe. Lorsque la douille est déplacée vers la droite, les trous 30 sont recouverts pendant une partie de la course, ce qui permet de faire varier le débit proportionnellement au déplacement de la douille 31. Le position extrême qui correspond à environ les 5/6 de la course du piston doit laisser les trous découverts pendant 1/6 de cette course pour permettre le remplissage de la chambre de déplacement. La commande du piston et son guidage sont maintenant décrits en regard des figures 1 et 2. Un couple réducteur roue et vis 36 est fixé dans le carter 37 de la chambre de réserve 29. La vis 36 possède un évidement axial débouchant 38 à son extrémité supérieure destiné à coopérer avec l'arbre d'un moteur d'entraînement fixé sur le carter 37. La vis 36 repose par son extrémité inférieure sur un roulement de butée 39. La roue 35 est d'une seule pièce avec un excentique circulaire 40. Cet ensemble est monté de façon à tourner fou sur un arbre fixe 41 dont l'axe est perpendiculaire à l'axe du piston 6 et passe par cet axe. Le piston 6 présente à son extrémité arrière une queue 42 en forme de U dont les ailes 43,44 sont permendicu- laires à l'axe du piston 6 et écartéee d'une longueur très légèrement supérieure au diamètre de l'excentique 40e celui- ci étant équipé d'une bague tournante 45 montée sur sa sur- face de roulement. La base 46 de la queue 42 en forme de U est perpendiculaire à l'arbre fixe 41 et elle est pourvue d'une rainure longitudinale 47 parallèle & l'axe du piston 6, qui est traversée par l'arbre fixe 41, la largeur de la rainure 47 étant très légèrement supérieure au diamètre de l'arbre fixe 41, et sa longueur étant suffisante pour ne pas entraver le mouvement du piston. En fonctionnement, lorsqu'un moteur est engagé par son axe dans l'évidement 38 de la vis 36 du couple réducteur, la roue 35 et donc l'excentrique 40 tournent autour de l'arbre fixe 41. L'excentrique 40 effectue un mouvement à composantes verticale et horizontale mais, grâce à la queue 42 en forme de U, il n'entraîne le piston 6 que suivant la composante horizontale. Le piston 6 bénéficie constamment d'un guidage précis puisque sa rainure de queue 47 est maintenue horizon- tale par l'arbre fixe 41. La combinaison, dans une seule pièce solidaire du piston, de la rainure de guidage et de l'entraînement à excentrique à rappel positif permet, à rigidité égale, une réduction de longueur du guidage avant du piston, et par là du prix et du poids de la pompe par rapport aux systèmes connus. Le fonctionnement de la pompe dans son ensemble est classique. Le mouvement du piston se traduit par un déplace- ment de la membrane produisant dans la chambre de pompage un balayage équivalent à la cylindrée utile, c'est à dire à celle balayée par le piston pendant la partie de la course o les trous 30 sont obturés. Pendant la période ou les trous 30 sont découverts, la chambre de déplacement 5 est en communication avec la chambre de réserve 29. Telle que représentée en figure 1, la membrane 4 est en fin de course arrière et elle vient s'appliquer contre la butée 10 et, par l'intermédiaire du déflecteur 18, contre la poutre 23. La face 12 de la butée 10 et la face 20 du déflec- teur 18 constituent une surface d'appui sensiblement continue pour ladite membrane. Dans la position dessinée, l'autre butée 9 définit, en coopération avec l'autre déflecteur 17, un large passage annulaire favorisant l'écoulement du fluide. Lorsque la membrane 4 est en fin de course avant, elle vient s'appliquer contre la butée 9 directement et par l'intermédiaire du déflecteur 17 qui vient se loger dans la cuvette 14. La face de butée 13 et la face de déflecteur 19 constituent une surface d'appui quasi-continue pour la membrane. L'invention trouve son application dans la fabrica- tion de pompes à membrane à débit réglable. REVENDICATIONS 1.- Perfectionnement aux pompes à membrane à débit variable dont la membrane limitant une chambre de pompage est actionnée hydrauliquement par un liquide contenu dans une chambre de déplacement dans laquelle se déplace un piston animé d'un mouvement alternatif à course fixe, ledit piston étant creux et présentant au voisinage du fond arrière des orifices radiaux occultés par une bague extérieure pendant une partie de la course et débouchant dans une chambre de réserve à pression atmosphérique pendant une autre partie de la course, caractérise en ce que ledit piston (6) est entraîné par un excentrique circulaire (40) solidaire de la roue (35) d'un cou- - ple réducteur roue (35) et vis (36), l'ensemble (35,40) étant monté de fagon à tourner fou sur un arbre fixe (41) dont l'axe est perpendiculaire à l'axe du piston (6) et passe par cet axe, ledit piston (6) se terminantpar une queue (42) en forme de U dont les ailes (43;44) sont perpendiculaires à l'axe du piston (6) et écartées d'une longueur légèrement supérieure au dia- mètre dudit excentrique (40), et dont la base (46) est perpen- 4iculaire audit arbre fixe (41) et es.t pourvue d'une rainure longitudinale (47) parallèle à l'axe du piston (6) qui est traversée par ledit arbre fixe (41), la largeur de ladite rai- nure (47) étant très légèrement supérieure au diamètre de l'arbre fixe (41), et ledit excentrique (40) étant logé entre les ailes (43,44) de ladite queue (42) en forme de U pour entraîner ledit piston (6) suivant un mouvement alternatif. 2.- Perfectionnement selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'une bague tournante (453 est montée sur la sur- face de roulement dudit excentrique circulaire (40)i