Brevet FR2566055A1 — publié le 19851220

L'invention concerne une pompe à piston à flexible sur laquelle la chambre de refoulement se - compose d'un flexible, notamment d'un flexible dou- ble rempli dans l'espace intermédiaire de liquide et de deux soupapes de retenue, et sur laquelle la cham- bre entourant le corps flexible présente un liquide d'actionnement mis en mouvement par un piston entrai- né ou une pompe hydraulique ainsi qu'un réservoir à soupape de retenue pour le liquide d'actionnement. On connaît différentes réalisations de pom- pes de refoulement à membrane pour lesquelles une ma- tière hydraulique à transporter est pompée entre une soupape d'entrée et de sortie placée dans un carter pour venir dans une chambre à pression plus élevée. Des pompes à membrane circulaire plane ne sont géné- ralement utilisables que pour de faibles performances. Il existe, d'autre part, des pompes à piston à mem- brane à flexible, un seul flexible ou également un flexible double étant utilisé. Ces pompes à membrane ne permettent pas non plus d'atteindre de gros débits. Le débit provient simplement du fait que l'unique flexible ou le flexible double est écrasé pour trans- porter la quantité de liquide à pomper. Il n'y a pra- tiquement pas d'espace sensible sur la circonférence extérieure du flexible ou du flexible double permet- tant une expansion notoire du flexible. De plus, les flexibles sont soumis à des contraintes inégales dues à leur épaisseur régulière. Leur longévité n'est pas suffisante. L'invention a pour objectif de créer une pompe à piston à membrane équipée au moins d'un flexi- ble formant chambre de refoulement du type cité au dé- but, et pour laquelle le flexible ou les flexibles ont une tenue et une longévité améliorées, tout en augmen- tant sensiblement le débit. La pompe à piston à mem- brane du type décrit et conforme à l'invention se ca- ractérise par le fait que le flexible, de préférence chaque flexible d'un flexible double, se compose d'une paroi à épaisseur en diminution et que le carter à flexible présente une chambre extérieure sensiblement agrandie par rapport à l'épaisseur d'une paroi de flexible. Une conception de ce genre de la pompe à piston à membrane à flexible permet de solliciter beaucoup plus fortement la membrane à flexible qu'ha- bituellement. Sous l'effet de la pompe à piston, le 13 flexible ou le flexible double peut être sorti de sa position norma- le, de sorte à pouvoir, vu en coupe longitudinale, épouser plus ou moins la forme d'une ellipse. De plus, le flexible ou le flexible double peut être fortement écrasé. On obtient ainsi un volume élevé de débit pour le liquide à pomper en passage. Par exemple, le voulume de débit peut être le double de celui d'une pompe à flexible sur laquelle le flexible ne peut être écrasé pratiquement que pour l'opération de transport par la pompe. De plus, la diminution d'épaisseur de paroi du flexible améliore l'élasticité du flexible. Ceci a pour effet que le flexible ou le flexible dou- ble est sollicité tout en le ménageant le mieux possi- ble. Il en résulte une amélioration de la résistance et de la longévité. Il est avantageux de concevoir le flexible de façon à lui conférer une circonférence extérieure cylindrique, la circonférence intérieure du flexible vers l'entrée de la chambre de refoulement ayant une forme conique et radiale vers l'extérieur. L'épais- seur de paroi du flexible est donc plus forte à l'ex- trémité sortie qu'à l'extrémité entrée. On obtient ainsi une meilleure tenue du flexible. L'extrémité sortie est du côté pression. Etant donné que la sol- licitation est élevée du côté pression, notamment pour des produits à transporter a haute viscosité, le flexible conique a l'épaisseur de paroi la plus forte. Dans l'ensemble, le flexible est soumis à une sollicitation relativement régulière sur toute sa lon- gueur. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le diamètre intérieur du carter à flexible peut représenter une fois et demi à deux fois le diamètre extérieur du flexible simple ou du flexi- ble extérieur pour un flexible double. Ceci confère au flexible une possibilité de dilatation relativement importante. On obtient, de cette façon, un volume de débit pouvant atteindre le double de celui de pompes à membrane sur lesquelles le flexible ne peut être pra- tiquement qu'écrasé pour débiter. De plus, l'invention prévoit le renforcement des flexibles dans la zone du serrage. Il y a lieu également de donner au flexible, aux extrémités pour le serrage par rapport à l'axe du flexible, une forme à angle oblique et/ou une forme de coude vers l'exté- rieur. La bague du talon final peut s'y placer dans le plan transversal à l'axe du flexible. On obtient, de cette façon, une déformation du flexible limitée à la zone médiane de sa longueur et l'on évite une dé- formation des zones extrêmes des flexibles. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, la chambre extérieure du carter à flexible est reliée au réservoir par l'intermédiaire d'une soupape de fuite et d'une soupape de purge. On garantit, de cette façon, et avec des moyens simples que la chambre recevant le liquide est toujours remplie en liquide d'actionnement pendant le travail de la pompe. Ceci contribue sensiblement à optimiser la longévité de la pompe à flexible. Il est avantageux de placer la soupape de fuite à l'extérieur du carter à flexible. Ceci signi- fie que la soupape de fuite se trouve à l'extérieur du flux de liquide d'actionnement et travaille indé- pendamment de ce dernier. De plus, la soupape de fuite peut pénétrer dans la chambre extérieure du carter à flexible à l'aide d'un palpeur. Il s'est avé- ré être avantageux de concevoir la soupape de fuite avec deux soupapes de retenue orientées dans le sens opposé. Celles-ci travaillent en fonction d'une éven- tuelle dépression dans la chambre du liquide d'action- nement pour que ce dernier coule directement. De plus, on peut placer entre la chambre ex- térieure du carter à flexible et la chambre d'action- nement de la pompe un mécanisme de fermeture dépassant dans la chambre extérieure du carter à flexible et se trouvant sous pression d'un ressort. Ce mécanisme per- met d'éviter une dilatation trop importante du flexi- ble. Pour un flexible double, on prévoit un dispo- sitif de sécurité en cas de rupture de flexible ou une visualisation indiquant en conséquence la rupture d'un flexible. A cet effet, le dispositif de sécurité en cas de rupture de flexible peut être piloté de façon capacitive en utilisant une électrode venant dans la chambre intermédiaire du flexible double. L'invention est expliquée en détail à l'aide de l'exemple de réalisation illustré au dessin. Sur ce dernier, - la fig.lmontre schématiquement une coupe longi- tudinale d'une pompe à piston à flexible double con- forme à l'invention, - la fig. 2 illustre une autre forme de réalisa- tion de la pompe à flexible de la fig. 1, - - les fig. 3 et 4 illustrent respectivement en coupe longitudinale et avec arrachements des formes de réalisation avantageuses des flexibles dans la zone de serrage. La pompe à piston à flexible 1 se compose de la partie refoulement 2 pour transporter le liquide sous pression et d'un dispositif d'entraînement à pis- ton 3. Ce dernier présente un vérin 4, un piston 5, une tige de piston 6 et un mécanisme d'entraînement 7. Un excentrique 8 entralné par un moteur commande par l'intermédiaire d'une bielle la tige de piston 6 et le piston 5 dans le vérin 4 pour lui faire faire un mouvement d'allée et venue, le liquide d'actionnement 10 étant prévu en amont du piston. La partie refoulement 2 présente un carter à flexible 12 abritant un flexible double 13. La cham- bre de refoulement 14 est protégée à ses deux extrémi- tés par des soupapes de retenue 15 et 16 agissant con- tre le sens de refoulement. Des cames 17 à nervures pour les billes de soupape 18 se trouvent dans le car- ter des soupapes de retenue, limitent la course de soupape des billes et les reprennent de façon concen- trique, de sorte que les billes peuvent revenir con- centriquement dans leur siège. Le liquide de refoulement 10 est en communi- cation par une conduite 20 avec la chambre 21 de la partie refoulement 2 et un réservoir 22 par l'intermé- diaire de soupapes de retenue précontraintes-23. Un disque de soupape 25 dépasse dans la chambre extérieu- re 24 du carter à flexible 12, est en prise avec la surface de siège 26, guidé par le boulon 27 et se trou- ve sous l'effet de ressorts 28. La partie refoulement 2 présente une soupape de fuite 30 et une soupape de purge 31. Une conduite 32 part de la soupape de fuite et une conduite 33 de la soupape de purge 31 pour aller au réservoir 22. Les flexibles 35 et 36 du flexible double 13 ont une épaisseur de paroi en diminution allant vers la soupape d'entrée 16. La circonférence extérieu- re tout comme la circonférence intérieure de chaque flexible peut avoir une allure conique, l'épaisseur de paroi vers l'extrémité sortie étant plus importante. I1 est avantageux de prévoir la diminution d'épaisseur de paroi des flexibles de façon à ce que ces derniers aient une circonférence extérieure cylindrique, la fa- ce intérieure du flexible étant conique vers le côté entrée de la chambre de refoulement 14, de sorte que l'épaisseur de paroi vers le côté entree diminue. On obtient ainsi une meilleure élasticité pour le mouve- ment du flexible lors de la dilatation et de la ré- tractation. La chambre intermédiaire entre les flexi- bles 35 et 36 est remplie d'un liquide 36. Le carter à flexible 12 est conçu de façon à obtenir une chambre extérieure 24 représentant une importante extension et favorisant dans une large me- sure une dilatation du flexible vers l'extérieur. L'extension doit au moins dépasser sensiblement l'é- paisseur de paroi d'un flexible. En règle générale, le diamètre intérieur du carter à flexible 12 doit être environ une foix et demi à deux fois supérieur -au diamètre extérieur du flexible ou du flexible ex- térieur pour un flexible double. On garantit ainsi, avec une élasticité améliorée du flexible ou de sa configuration, que la configuration du flexible peut se dilater fortement lors de la course d'aspiration. Lors de la course de pression, le flexible est écra- sé jusqu'à l'axe du flexible environ. On obtient ain- si une importante quantité à pomper par le flexible. Cette quantité peut être pratiquement le double de celle obtenue sur des pompes à membrane à flexible pour lesquelles le flexible ne peut être pratiquement qu'écrasé. La soupape de fuite 30 est placée à l'exté- rieur du carter à flexible 12 et communique par la conduite 32 avec le réservoir 22. Elle présente dans le carter 39 deux soupapes de retenue 40 et 41 agis- sant a l'opposé et se trouvant sous l'effet des res- sorts 42 et 43. La soupape 41 est équipée d'un palpeur 44 dépassant dans la chambre extérieure 24 du carter à flexible 12. La soupape de purge 31 a une fonction dou- ble. L'air se trouvant au point le plus élevé de la chambre hydraulique 24 est récupéré, évacué par cette soupape et l'huile hydraulique qui ferait déborder la chambre extérieure 24 est envoyée au réservoir 22 à l'aide de la soupape 31. La soupape 31 est une soupape à bille 46, 47 chargée par ressort et conçue de façon à toujours laisser passer la même quantité d'air ou d'huile, indépendamment de la contre-pression. Ceci est obte- nu par le fait que la bille de la soupape fait étan- chéité une fois en bas et une fois en haut. La con- duite 33 relie la soupape de purge 31 au réservoir 22. Le flexible double 13 est équipé d'un diapo- sitif de sécurité en cas de rupture de flexible 48 et d'une visualisation en cas de rupture d'un flexi- ble. On peut prévoir à cet effet un dispositif de commande capacitif à une électrode 49, le changement de nature du liquide dans la chambre intermédiaire 37 actionnant une visualisation ou une signalisation acoustique. Si une fuite crée une dépression dans les chambres 24 et 21 contenant le liquide d'actionnement, le flexible double 13 dilaté appuie sur la soupape 41 à l'aide du palpeur 44. Du liquide d'actionnement est alors aspiré par la conduite 32 et la soupape 40 à partir du réservoir jusqu'à l'obtention d'un remplis- sage complet des chambres 24 et 21 en liquide d'ac- tionnement. La soupape de surpression 23 intervient lorsque la pression nominale du liquide d'actionne- ment est dépassée. La quantité de liquide d'actionne- ment admise dans le réservoir est celle permettant d'obtenir à nouveau la pression maximale réglée. Le repère 50 désigne une soupape de by-passe dans la conduite de by-pass 51 fermée lorsque la pompe tourne. Grâce à son important débit, la pompe à pis- ton à flexible double est très performante, d'une conception simple et robuste et garantit une bonne longévité. La fig. 2 montre une pompe à piston à flexi- ble sur laquelle les soupapes 15a, 1-6a utilisées sont des soupapes à billes flottantes. Les billes 18a ont un poids inférieur à celui de l'eau ou du liquide à transporter. Il est avantageux que les corps de soupa- pe soient des éléments à grand volume. Le transport du liquide se fait de haut en bas. La conception de la pompe à piston à flexible est la même que celle de la fig. 1. Les fig. 3 et 4 illustrent des réalisations avantageuses des extrémités à serrer des flexibles. Vues en coupe longitudinale, les extrémités à serrer a, 35b et 36a, 36b des flexibles 35 et 36 sont for- mées vers l'extérieur sous un angle oblique par rap- port à l'axe du flexible. Il est judicieux de choisir les angles obliques dans la plage de 40 à 50 , ces angles sont de préférence de 45 . Les extrémités de flexible peuvent également avoir la forme de coudes vers l'extérieur comme sont représentées les extrémi- tés à serrer inférieures de la fig. 4. Les bagues du talon final 53, 54 peuvent rejoindre le contour obli- que ou en forme de coude des flexibles dans le plan transversal à l'axe du flexible. Il est avantageux de renforcer les extrémités à serrer des flexibles, en leur donnant par exemple une épaisseur de paroi supérieure à la normale. Par le type de conception des extrémités à serrer, la déformation des flexibles ne peut se faire que dans la zone centrale de leur longueur et tout refoulement ou tout effet d'entaille et autres est totalement exclu aux extrémités des flexibles. REVENDICATIONS 1, Pompe à piston à flexible (1) dans laquel- le une chambre de refoulement (14) se compose d'un flexible, notamment d'un flexible double (13) rempli dans l'espace intermédiaire de liquide et de deux sou- papes de retenue (15, 16) dans laquelle la chambre en- tourant le corps flexible est pourvu d'un liquide d'ac- tionnement mis en mouvement par un piston (3) entrainé, ainsi qu'un réservoir (22) à soupape de retenue pour le liquide d'actionnement, caractérisée en ce que l'é- paisseur de paroi du flexible, de préférence de chaque flexible d'un flexible double (13) diminue et que le carter à flexible (12) présente une chambre extérieure (13) sensiblement agrandie au-delà de l'épaisseur d'une paroi de flexible. 2. Pompe à piston à flexible selon la reven- dication 1, caractérisée en ce que le flexible présen- te une circonférence extérieure cylindrique, la circon- férence intérieure du flexible vers le côté entrée de la chambre de refoulement (14) ayant une allure conique et radiale vers l'extérieur. 3. Pompe à piston à flexible selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisée en ce que le diamètre intérieur du carter à flexible (12) est une fois et de- mi à deux fois supérieur au diamètre extérieur du flexi- ble (13). 4. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les extré- mités à serrer (35a, 36a; 35b, 36b) des flexibles (35, 36) sont formées vers l'extérieur sous un angle oblique, par exemple dans la plage de 40 à 50 , par rapport à l'axe du flexible. 5. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les flexi- bles ont la forme de coudes (35c, 36c) vers l'extérieur, au niveau des extrémités à serrer. 6. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la bague du talon final (53, 54) rejoignant la forme oblique ou en coude du flexible se trouve dans le plan trans- versal à l'axe du flexible. 7. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les flexi- bles sont renforcés dans la zone de serrage, par exem- ple en leur donnant une épaisseur de paroi plus forte. 8. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la chambre extérieure (24) du carter à flexible (12) est reliée au réservoir (22) par une soupape de fuite (30) et une sou- pape de purge (31). 9. Pompe a piston à flexible selon une dea re- vendications 1 à 8, caractérisée en ce que la soupape de fuite (30) est placée à l'extérieur du carter à flexi- ble et que la soupape de fuite (30) dépasse dans la cham- bre extérieure (24) du carter a flexible à l'aide d'un palpeur (44) et n'est placée ni directement, ni indirec- tement dans le circuit d'huile principal de la jonction (20) et travaille donc ainsi indépendamment du flux d'huile. 10. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la soupape de fuite (30) présente deux soupapes de retenue (40, 41) agissant de façon opposée. 11. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'une soupa- pe de fermeture (25) se trouvant sous la pression d'un ressort (28) et dépassant dans la chambre extérieure (24) est placée entre la chambre extérieure (24) du carter a flexible et la chambre d'actionnement (21) de la pompe. 12. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les car- ters de soupape (15, 16) obturant la chambre de refou- lement (14) présentent des cames de limitation (17) à nervures adaptées à la forme de la bille de la soupape (18). 13. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la cham- bre intermédiaire placée entre les flexibles (35, 36) et remplie d'un liquide (37) est équipée d'un disposi- tif de sécurité en cas de rupture de flexible (48) à commande capacitive (49). 14. Pompe à piston à flexible selon une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les sou- papes (15a et 16a) ont la forme de soupape à billes flottantes de façon à pouvoir transporter des eaux usées brutes.