Brevet FR2586064A1 — publié le 19870213

i "Pompe doseuse" La présente invention est relative à une pompe doseuse, applicable notamment dans l'industrie chimique pour la fourniture de très faible débit de produits liquides, prélevés dans une réserve et refoulés vers un appareil d'utilisation. On connaît déjà de nombreuses réalisations de pompes doseuses à faible débit, o la mise en mouvement du li- quide à travers la pompe s'effectue grâce au mouvement, dans une enceinte comprenant un clapet d'aspiration et un clapet de refoulement fonctionnant de façon alternée, d'une membrane souple ou semi-rigide, fermant de- façon étanche un côté de cette enceinte et dont les débattements sont commandés par un système mécanique ou électro-magné- tique. Les pressions et surpressions successives créées dans l'enceinte de la pompe par le déplacement de la membrane provoquent ainsi, successivement, l'aspiration d'un volume donné de liquide à travers le clapet d'aspira- tion, en fin de course la fermeture de ce clapet puis, le mouvement de la membrane s'inversant, l'ouverture du cla- pet de refoulement et l'expulsion du volume de liquide préalablement aspiré. Connaissant le volume de l'enceinte, on peut ainsi, en réglant la vitesse ou la cadence de débattement de la membrane, fournir à la sortie de la pompe au-delà du clapet de refoulement un débit exactement déterminé qui peut par ailleurs être ajusté dans une large gamme de valeurs au gré de l'utilisateur. Or, dans les réalisations connues de ce type, il est généralement indispensable de surdimensionner le corps de pompe pour permettre, dans toutes les circonstances, et même avec des débits très faibles, un autoamorçage sûr de la pompe. En effet, la place nécessaire au montage des clapets et de leur siège dans le corps de pompe ne permet pas ordinairement de réduire au-delà d'une certaine limite le volume résiduel de la pompe, subsistant au-delà de la course maximale de refoulement de la membrane. Il en résulte que ce volume résiduel reste généralement trop important vis-A-vis de la capacité maximale de pompage et ne permet pas, dans toutes les circonstances, d'assurer un auto-amorçage automatique de l'appareil. Pour pallier ces inconvénients, les solutions classiques consistent A pré- voir avec la pompe, un certain nombre de bacs tampons qui rendent la mise en oeuvre de l'installation plus complexe et surtout accroissent sensiblement son prix de revient. Or, les utilisateurs, en particulier dans l'industrie chimique, peuvent avoir à utiliser la même pompe doseuse pour des liquides successifs différents, avec la nécessité alors, selon les solutions déjà connues, de procéder à chaque fois à un ré-amorçage de la pompe, long et diffi- cile. Par ailleurs, le surdimensionnement de la pompe augmente nécessairement son prix de revient et ne permet pas que celle-ci soit fournie comme un simple accessoire commercialisé avec le produit liquide constituant la four- niture principale. La présente invention a pour objet une pompe doseuse qui permet d'éviter ces inconvénients, en assurant,- mme pour un débit très faible, inférieur par exemple A un litre par heure, un auto-amorçage instantané et assuré de l'appareil, celui-ci pouvant être en outre de dimensions très faibles, ce qui autorise un prix de revient sensible- ment diminué vis à vis des solutions classiques comparables. A cet effet, la pompe doseuse considérée comportant un corps de pompe dont une partie est constituée par une membrane de commande fixée de façon étanche au corps de pompe et animée d'un mouvement de va et vient sous l'effet d'un organe de commande, de façon à périodiquement réduire et augmenter un volume de pompage délimité entre le corps de pompe et la membrane et deux clapets, respectivement d'aspiration et de refoulement, réunis pour l'un A un conduit d'entrée et pour l'autre A un conduit de sortie i d'un liquide à pomper, ces clapets étant montés dans un support, solidaire du corps de pompe et séparant le volume de pompage communiquant avec le conduit-d'entrée via le clapet d'aspiration et une capaeité collectrice communi- quant avec le volume de pompage via le clapet de refoule- ment et raccordé au conduit de sortie de liquide, se caractérise en ce que chaque clapet est constitué d'une façon connue en soi, d'une plaquette plane et mince montée avec interposition d'un joint d'étanchéité dans un loge- ment prévu dans le support, les logements des deux clapets étant ouverts respectivement vers le volume de pompage pour le clapet d'aspiration et vers la capacité collec- trice pour le clapet de refoulement, les plaquettes des deux clapets étant chacune en appui contre une première face d'une rondelle mince en un matériau élastique, immo- bilisée contre le support et muni de trous de communica- tion respectivement avec le volume de pompage et la capa- cité collectrice, chaque rondelle étant associée sur sa face opposée à la plaquette du clapet à une couche de faible épaisseur d'un matériau élastique à porosité ouver- te. Grâce à ces dispositions, le volume de pompage d'une part, la capacité collectrice d'autre part, de chaque côt& du support des clapets, contiennent un ensemble formé par une rondelle mince élastique contre laquelle est appliquée une couche de mousse poreuse, de telle sorte que le li- quide aspiré d'un côté, refoulé de l'autre, traverse à chaque battement de la membrane l'ensemble correspondant en provenant d'un côté du clapet d'aspiration et en sor- tant de l'autre du clapet de refoulement. Du côté du volume de pompage notamment, la membrane vient en fin de course correspondant aux dimensions minimales du volume de pompage au contact direct de la couche de mousse, qui réduit ainsi le volume résiduel disponible. En outre, l'effet de capillarité crée par la mousse poreuse et la répartition de la pression liquide créee par la rondelle associée, permet dans toutes les circonstances l'auto- amorçage de la pompe, même pour des débits de liquides très limités ou des hauteurs de pompage du liquide notables. Avantageusement et selon une caractéristique particu- lière de l'invention, le conduit d'entrée communique avec le logement du clapet d'aspiration et le volume de pompage communique avec le logement du clapet de refoulement par des alésages usinés dans le support. Selon une autre caractéristique particulière de la pompe doseuse selon l'invention, la couche de matériau élastique est constituée par une mousse de polyuréthane ou analogue, à cellules ouvertes. De préférence, les rondelles minces disposées respec- tivement dans le volume de pompage et dans la capacité collectrice contre les clapets d'aspiration et de refoule- ment, sont réalisées en caoutchouc et immobilisés respec- tivement par leur périphérie entre d'une part dans le volume de pompage, le support et un épaulement prévu dans le corps de pompe et d'autre part dans la capacité collec- trice entre le support et un couvercle de fermeture déli- mitant cette capacité. Selon une autre caractéristique particulière de l'in- vention, la membrane de commande présente une forme géné- rale de révolution autour d'un axe perpendiculaire aux plans des clapets et est constituée par un matériau plas- tique injecté, cette membrane comportant une collerette extérieure munie d'un logement pour un joint d'étanchéité, appliqué contre une portée du corps de pompe, la membrane étant immobilisée sur celui-ci au moyen d'une contre- bride. Selon une autre caractéristique également, la contre- bride constitue le support d'un électro-aimant, comprenant une carcasse en tôles magnétiques munie d'un enroulement électrique et apte à attirer contre une de ses faces s'étendant perpendiculairement à l'axe de la membrane un pièce magnétique plate, solidaire d'une tige coulissante traversant axialement l'enroulement et un passage ménagé dans la contrebride en regard de la membrane, cette tige étant reliée au centre de celle-ci selon son axe par un embout de liaison. Avantageusement, la tige coulissante comporte une pla- quette d'appui d'un ressort de rappel de la pièce magnéti- que plate, s'opposant à l'attraction de celle-ci par l'e- lectro-aimant, ce ressort étant maintenu contre une portée ménagée à l'opposé sur la contre-bride. Enfin et selon une autre caractéristique également, le couvercle de fermeture de la capacité collectrice est prolongé par un bouchon fileté, muni d'un passage axial traversé par le conduit d'amenée du liquide, ce bouchon étant apte à être solidarisé par vissage avec l'extrémité d'un bidon ou d'une réserve du liquide -à pomper. D'autres caractéristiques d'une pompe doseuse établie conformément à l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en reférence aux des- sins annexés sur lesquels: Les Figures 1 et 2 sont des vues respectivement de profil et de face à l'échelle, d'une pompe doseuse selon l'invention. 25. La Figure 3 est une vue en coupe transversale de la pompe doseuse considérée, représentée à plus grande échel- le afin de mieux distinguer le détail de la réalisation de ses différentes parties constitutives. La Figure 4 est une vue de détail à plus grande échelle, illustrant le support des clapets de la pompe doseuse. La Figure 5 est une vue en perspective partielle d'un détail de la réalisation des clapets et des divers organes associés à ceux-ci selon l'invention. 35. La Figure 6 est une vue en coupe transversale partielle à plus grande échelle également selon la ligne VI-VI de la figure 3. Comme représenté sur les Figures 1 et 2, la pompe considérée se compose principalement d'un corps de pompe 1 en plastique, sur lequel est monté une cloche de protection 2 en matière plastique ou autre. Cette cloche 2, destinée comme on le verra plus loin, à contenir un électro-aimant de commande de la pompe, comporte une extension latérale 3, serrée à son extrémité au moyen d'un collier 4 d'étanchéité sur des fils de connexion électrique 5 de l'électro-aimant. Le corps de pompe 1 est associé à un couvercle 6, muni à son extrémité inférieure d'un bouchon 7 traversé axialement par un conduit 8 d'aspiration du liquide à pomper, se raccordant directement à l'intérieur du corps de pompe 1. Un conduit d'évacuation de ce même liquide refoulé par la pompe est désigné sous la référence 9, celui-ci étant directement raccordé au couvercle 6 appliqué contre le corps 1. Le bouchon d'extrémité 7 est notamment destiné à permettre le raccordement direct de la pompe sur l'extrémité d'un bidon 10 ou d'une réserve analogue, du liquide à-pomper (figure 2). Les figures 3, 4 et 5 illustrent plus en détail la réalisation de la pompe considérée et notamment des clapets de celle-ci et des moyens qui leur sont associés. Sur la figure 3, on voit ainsi que le corps de la pompe 1 comporte une bride transversale 11 contre laquelle s'applique un rebord 12 ménagé de manière interne à l'extrémité correspondante de la cloche de protection 2, ce rebord 12 étant serré entre la bride 11 et une contre- bride 13 appliquée contre cette dernière et assemblée avec celle-ci de la manière qui sera décrite plus en détail dans la suite, en référence à la figure 6. Cette contre- bride 13 comporte une première collerette cylindrique 14 contre l'extrémité supérieure 15 de laquelle vient s'appliquer la face d'extrémité 16 d'un électro-aimant 17 dont le détail de réalisation importe peu à l'invention et est en lui-même classique. Cet électroaimant 17 comporte notamment une bobine électrique 18 réunie directement à l'intérieur de la cloche 2 aux connexions 5, et présente axialement un alésage 19 muni intérieurement de paliers 20 et 21, permettant le déplacement sans jeu à l'intérieur de cet alésage 19 d'une tige coulissante 22. Celle-ci comporte à son extrémité dirigée vers le fond de la cloche 2, une extension filetée 23 traversant librement un trou ménagé au centre d'une pièce magnétique 24 formant aimant, apte à être attirée par l'électro-aimant 17 lorsque ce dernier est mis sous tension. La pièce 24 est immobilisée contre un épaulement 25 ménagé en bout de la tige 22 et est bloqué contre celle-ci par une rondelle 26 et un écrou 27 en prise sur l'extension filetée 23. A son extrémité opposée, la tige 22 s'appuie sur une plaquette transversale 28, servant elle-même de butée à l'extrémité d'un ressort hélicoïdal 29 monté -coaxialement à la tige coulissante 22, ce ressort 29 étant logé à l'intérieur d'une seconde collerette cylindrique 30, ménagée dans la contre-bride 13 à l'intérieur de la première collerette 14. Le ressort 29, immobilisé entre la partie centrale 31 de la contre-bride 13 et la plaquette 28, permet d'exercer sur celle-ci et par suite sur la tige 22, un effort antagoniste s'opposant à l'attraction de l'électro- aimant 17 vis-à-vis de la pièce magnétique 24, et notamment en l'absence d'alimentation électrique sur la bobine 18, en repoussant cette pièce dans la position illustrée sur le dessin. En revanche, lorsque la bobine est mise sous tension, celle-ci attire vers la gauche du dessin la pièce 24 dont la course d'attraction est schématisée sur la figure par la distance "e". Entre la contre-bride 13 et la bride 11 du corps de pompe 1, est disposée une membrane de commande semi-rigide 32, réalisée en un matériau plastique pré-formé approprié. Cette membrane 32 comporte une collerette d'extrémité 33, emprisonnée entre la bride 11 et la contre-bride 13 et présente une gorge externe 34 pour le logement d'un joint torique d'étanchéité 35. Dans sa partie centrale 36, la membrane 32 comporte un embout 37 disposé dans le prolongement de la tige 22, cet embout 37 présentant un profil creux fileté intérieurement et dans lequel est vissée une partie filetée 38 prévue à l'extrémité correspondante de la tige 22. Un joint torique 39 est monté entre la membrane semi-rigide 32 et la face correspondante de la contre-bride 14 afin d'éviter, en position de déplacement maximal la tige 22 sous l'effet de l'électro-aimant, un écrasement préjudiciable de la membrane. Le conduit d'aspiration 8 pénètre à l'intérieur du corps de pompe 1 à travers un joint d'étanchéité 40 et débouche dans un logement 41 dans lequel est monté un support 42 pour les clapets de la pompe, comme le montre plus en détail la figure 4. 'Le conduit de refoulement 9 pénètre pour sa part dans le couvercle 6 à travers un joint d'étanchéité 43 soumis à l'action d'une rondelle 44, elle-même maintenue en place par un capot 45 bloqué au moyen d'une vis 46 sur une face d'appui 47 prévue sur l'extérieur du corps 1, l'étanchéité entre le couvercle 6 et le corps 1 étant réalisée au montage grâce à un joint d'étanchéité 48. Conformément à l'invention, le support 42 des clapets de la pompe 1 délimite à l'intérieur de l'ensemble constitué par le corps de pompe 1 et le couvercle 6, deux régions séparées constituant respectivement le volume de pompage 49 entre le support et la membrane de commande 32 et une capacité collectrice 50 o se recueille le liquide refoulé, entre le support 42 et le couvercle 6. Le support 42 (figure 4) comporte deux canalisations respectivement 51 et 52, la première de celles-ci mettant en communication le logement 41 o débouche le conduit d'aspiration 8 avec le volume de pompage 49, tandis que la seconde met en communication ce même volume 49 avec la capacité collectrice 50. Le support 42 comporte par ailleurs, vers l'extrémité des canalisations 51 et 52 débouchant pour l'une dans le volume de pompage 49 et la capacité collectrice 50 pour l'autre, deux clapets respectivement d'aspiration 53 et de refoulement 59, dont le détail est également illustré sur la vue en perspective de la figure 5. Le clapet d'as- piration 53 se compose d'une plaquette 54 en un matériau rigide, en acier inoxydable ou autre, contre laquelle est appliqué un joint torique d'étanchéité 55. La plaquette 54 est en appui dans sa face dirigée vers le volume de pompage 49 contre une rondelle 56 en caoutchouc ou autre matériau analogue de faible épaisseur, comportant à tra- vers sa surface un ensemble de trous de communication 57. Sur la face opposée de la rondelle 56 est par ailleurs disposée une couche 58 d'un matériau présentant une struc- ture ouverte et poreuse, avantageusement constituée d'une autre rondelle en mousse de polyuréthane ou analogue. Le clapet de refoulement 59, monté à l'extrémité opposée de la canalisation 52 vers la capacité collectrice comporte de la même manière, une plaquette 60, un joint d'étanchéité 61, une rondelle en caoutchouc 62 dont la surface est percée d'un ensemble de trous de communication 63 et une pièce ou rondelle complémentaire en mousse de polyuréthane 64, montée contre le couvercle 6. La pompe doseuse comporte par ailleurs, comme illustré sur la figure 6, des moyens permettant un assemblage aisé et rapide de ses pièces principales au moyen d'un organe de fixation unique. A cet effet, la contre-bride 13 est associée à une pièce d'ancrage 65 présentant un rebord 66 engagé dans un logement 67 de la face d'extrémité 16 de l'électro-aimant 17. Cette pièce 65 comporte une partie filetée 68 recevant l'extrémité d'un goujon 69 qui permet ainsi d'assembler rigidement le couvercle 6, le corps de pompe 1, la contre bride 13 et la cloche 2. Revenant à nouveau à la figure 3, on voit enfin que le couvercle 6 se prolonge en direction du conduit d'aspiration 8 par un flasque 70 traversé par ce conduit et munie dans son extrémité supérieure d'une collerette 71, permettant & la fois l'accrochage et la libre rotation du bouchon fileté 7, ce dernier comportant un filetage interne 72 coopérant avec l'extrémité 73 du bidon ou réserve de liquide 10, dans lequel plonge l'extrémité du conduit 8. Un orifice 74 permet la communication avec l'atmosphère extérieure de la réserve. En fonctionnement, la pompe doseuse représentée, montée telle qu'illustrée sur les dessins, est raccordée sur une réserve ou bidon 10 d'un produit liquide à pomper quelcon- que. Le conduit d'aspiration 8 pénètre sous le niveau du liquide, de telle sorte que la mise sous tension de l'éle- ctro-aimant 17 au moyen d'un dispositif de commande (non représenté) assurant successivement l'alimentation et la coupure de courant, permette, selon une cadence détermi- née, un mouvement de débattement en va et vient de la membrane 32. Le liquide aspiré à travers le conduit 8 pénètre ainsi dans le logement 41 puis, à travers la canalisation 51, est acheminé vers le clapet d'aspiration 53. Sous l'effet de la dépression créée par le déplacement de la membrane 32, ce clapet s'ouvre, permettant l'intro- duction d'une quantité convenable dans le volume de pom- page, après traversée de la rondelle 56 par ses trous 57 et de la couche de mousse 58. Quand le mouvement de la tige 22 s'inverse, la quantité de liquide ainsi aspirée est refoulée à travers la canalisation 52, le clapet 53 étant préalablement fermé. Simultanément, le second clapet 59 s'ouvre, le liquide étant alors refoulé à travers la rondelle 62 et les trous 63 de celle-ci vers la couche de mousse 64 et la capacité collectrice 50, avant sortie par la canalisation d'évacuation 9. On réalise ainsi une pompe doseuse particulièrement simple, susceptible notamment d'être facilement miniaturi- sée. A titre indicatif, le diamètre des joints 55 et 61 peut être compris entre 1,15 mm et 3,15 mm, celui des cla- pets 54 et 60 voisin de 4 mm, les rondelles de caout- &6064 chouc situées derrière ceux-ci présentant un diamètre maximal de 14 mm avec une épaisseur de l'ordre de millimètre. Les couches de mousse disposées derrrière les rondelles de caoutchouc présentent pour leur part une épaisseur ne dépassant pas 2 mm. Un des principaux avantages de la pompe doseuse ainsi réalisée consiste dans son auto-amorçage quel que soit le débit demandé, la cadence de débattement de la membrane, et la nature du liquide à pomper. Par ailleurs, la réalisation très simple de la pompe et son nombre de pièces relativement limité, permettent d'abaisser sensiblement son prix de revient et de telle sorte qu'elle peut en règle générale constituer un simple accessoire commercialisé avec les bidons ou réserves du liquide considéré, en procurant à l'acquéreur un avantage particulièrement apprécié. Dans ce qui précède, a été seulement décrit un mode de réalisation de l'invention; il va de soi que celle-ci ne se limite pas à celui-ci mais en embrasse au contraire toutes les variantes. En particulier, on pourrait sans sortir du cadre de l'invention envisager pour la réalisa- tion des rondelles ou des couches de mousse poreuses d'autres matériaux plus adaptés à la nature spécifique de chaque liquide à pomper. REVENDICATIONS 1 - Pompe doseuse, comportant un corps de pompe (1) dont une partie est constituée par une membrane de comman- de (32) fixée de façon étanche au corps de pompe et animée d'un mouvement de va et vient sous l'effet d'un organe de commande (17), de façon à périodiquement réduire et augmenter un volume de pompage (49) délimité entre le corps de pompe et la membrane et deux clapets (53-59), respectivement d'aspiration et de refoulement, réunis pour l'un à un conduit d'entrée (8) et pour l'autre à un con- duit de sortie (9) d'un liquide à pomper, ces clapets étant montés dans un support (42), solidaire du corps de pompe et séparant le volume de pompage communiquant avec le conduit d'entrée via le clapet d'aspiration (53) et une capacité collectrice (50) communiquant avec le volume de pompage via le clapet de refoulement (59) et raccordée au conduit de sortie de liquide, caractérisée en ce que chaque clapet est constitué, d'une façon connue en soi, d'une plaquette plane et mince (54-60) montée avec inter- position d'un joint d'étanchéité (55-61) dans un logement prévu dans le support, les logements des deux clapets étant ouverts respectivement vers le volume de pompage pour le clapet d'aspiration et vers la capacité collec- trice pour le clapet de refoulement, les plaquettes des deux clapets étant chacune en appui contre une première face d'une rondelle mince (56-62) en un matériau élasti- que, immobilisée contre le support et muni de trous (57- 63) de communication respectivement avec le volume de pompage et la capacité collectrice, chaque rondelle étant associée sur sa face opposée à la plaquette du clapet à une couche de faible épaisseur (58-64)d'un matériau élas- tique à porosité ouverte. 2 - Pompe doseuse, selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que le conduit d'entrée (8) communique avec le logement du clapet d'aspiration et le volume de pompage (49) communique avec le logement du clapet de refoulement par des alésages (51-52) usinés dans le support (42). 3 - Pompe doseuse, selon l'une des revendications i ou 2, caractérisée en ce que la couche de matériau élastique (58-64) est constituée par une mousse de polyuréthane ou analogue, à cellules ouvertes. 4 - Pompe doseuse, selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les rondelles minces (56-62) disposées respectivement dans le volume de pompage (49) et dans la capacité collectrice (50) contre les clapets d'as- piration et de refoulement, sont réalisées en caoutchouc. - Pompe doseuse, selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les rondelles minces sont immo- bilisées respectivement par leur périphérie entre d'une part dans le volume de pompage (49), le support (42) et un épaulement prévu dans le corps de pompe et d'autre part dans la capacité collectrice (50) entre le support et un couvercle de fermeture (6) délimitant cette capacité. 6 - Pompe doseuse, selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisée en ce que la membrane de commande (32) présente une forme générale de révolution autour d'un axe perpendiculaire aux plans des clapets et est constituée par un matériau plastique injecté, cette membrane comportant une collerette extérieure (32) munie d'un logement pour un joint d'étanchéité (34) appliqué contre une portée du corps de pompe, la membrane étant immobilisée sur celui-ci au moyen d'une contre-bride (13). 7 - Pompe doseuse, selon la revendication 6, caractéri- sée en ce que la contre-bride constitue le support d'un électro-aimant, (17) à comprenant une carcasse en toles magnétiques, munie d'un enroulement électrique (18) et apte à attirer contre une de ses faces s'étendant perpen- diculairement à l'axe de la membrane, une pièce magnétique plate (24) solidaire d'une tige coulissante (22) traver- sant axialement l'enroulement et un passage ménagé dans la contre-bride (13) en regard de la membrane, (32) cette tige étant reliée au centre de celle-ci selon son axe par un embout de liaison (38). 8 - Pompe doseuse, selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que la tige coulissante (22) comporte une pla- quette d'appui (28) d'un resort de rappel (29) de la pièce magnétique plate, (24) s'opposant à l'attraction de celle- ci par l'électro-aimant, ce ressort étant maintenu contre une portée (31) ménagée à l'opposé sur la contre-bride (13). 9 - Pompe doseuse, selon la revendication 5, caractéri- sée en ce que le couvercle de fermeture (6) de la capacité lO collectrice est prolongé par un bouchon fileté (7), muni d'un passage axial traversé par le conduit d'amenée (8) du liquide, ce bouchon étant apte à être solidarisé par vissage avec l'extrémité d'un bidon (10) ou d'une réserve du liquide à pomper.