Brevet FR2633017A1 — publié le 19891222

Pompe pour liquides visqueux, pompe à huile notamment. La présente invention concerne une pompe pour liquides vis- queux, utiLisée, notamment, comme pompe à huile sur des moteurs à combustion interne d'outils commandés à la main, tels que tronçonneuses à chaîne ou autres, composée d'un corps formant le stator et d'un corps formant Le rotor, coaxiaux l'un par rapport à l'autre et dont les surfaces, tournées l'une vers l'autre, s'appliquent hermétiquement L'une sur l'autre, une rainure hélicoidate, dont le début et l'extrémité sont reliés, respectivement, à un raccord d'ad- mission et à un raccord de refoulement, étant prévue dans l'une des surfaces. Une pompe de ce type, également appelée pompe à rotor héli- coYdale,. est connue par la publication DE-PS 19 03 069. Un rotor, muni d'une rainure hélicoîdale à filets multiples, est fixé à la manière d'un roulement à bifles sur un arbre, doté d'une surface- externe lisse. Le rotor tourne dans un stator, réalisé sous forme de bague externe et présentant le raccord d'admission pour le raccord de refoulement. Sur ses extrémités axiales, le stator supporte des plaquettes, qui assurent l'étanchéité de la pompe par rapport à l'extérieur. Pour garantir le fonctionnement de la pompe connue, il convient d'immerger cette dernière, le plus profondément possible, dans Le liquide à pomper. Si La pompe n'est immergée qu'en partie dans le Liquide à pomper, ou si elle se situe à L'extérieur de ce dernier, il convient d'éviter, pour'La fiabilité de son fonctionnement, toute pénétration d'air dans le système. Mais la pratique révèle que l'usure est à l'origine d'un jeu entre le stator et le rotor, qui provoque un court-circuit entre des spires adjacentes de la rainure, et favorise la pénétration d'air dans le système de pompe. Un court-circuit entre des spires voisines, comme une pénétration d'air dans le système, ré- duisent la capacité de pompage et provoquent, le cas échéant, une défaillance de la pompe. Des défauts de mon- tage, tels que défauts d'alignement, débouchent également sur un dysfonctionnement rapide de la pompe. L'invention vise à perfectionner une pompe du type précé- demment décrit, de manière qu'elle soit facile à monter et présente une durée de vie élevée, sans baisse de la capacité de pompage. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la section de paroi hélicoidale du moins, qui limite la rainure hélicoldale et s'applique sur la surface lisse opposée, se compose d'un élastomère. La réalisation en élastomère de la section de paroi, limi- tant la rainure hélicoldale, évite tout risque de dommage en cas de désalignement au montage entre le stator et le rotor, puisque l'élasticité de l'élastomère autorise des tolérances axiales supérieures entre Les deux corps précités. Lorsque le rotor et le stator sont en position de montage, la sec- tion de paroi, déformée par élasticité, reprend sa forme théorique, qui garantit un contact hermétique sur La surface opposée. Le défaut de montage n'a aucune incidence sur l'aptitude au fonctionnement ou sur la durée de vie de la pompe. En cas d'usure, cette dernière est compensée par l'élasto- mère élastique, une durée de vie élevée de La pompe étant ainsi obtenue. La section de bordure s'applique toujours hermétiquement sur la surface lisse opposée, même après une durée de service prolongée, et empêche de ce fait un court- circuit entre des spires adjacentes. La capacité de pompage reste constante sur La durée de service. IL faut souligner que La pénétration d'impuretés, au cours du montage notamment, ou avec le liquide à refouler, n'est pas obligatoirement liée, sur la pompe conforme à l'inven- tion, à une défaillance à court terme de cette dernière. L'élasticité de l'élastomère utilisé compense au contraire l'usure, et garantit le fonctionnement de la pompe, sur une période de service prolongée. L'élastomère utilisé est un caoutchouc, de préférence, un caoutchouc nitrile par exempte (NBR, Nitrile Butadiène Rubber). Un-caoutchouc fluorcarbone (FPM, FMK), qui permet d'atteindre des durées de service très élevées, s'est égale- ment avéré judicieux. Les dimensions de la rainure hélicoidale sont de l'ordre de plusieurs dixièmes au centième de millimètre. La rainure a une configuration avantageuse, lorsque sa largeur correspond à peu près au quadruple de sa profondeur. Avec une telle géométrie, il s'est avéré qu'il suffisait de prolonger la rainure hélicoldale de quelques spires pour élever la pression de refoulement, sans influer sur la capacité de pompage. La dimension de la rainure permet par ailleurs de régler la capacité de pompage, sans influer sur la pression de refoulement. Dans une forme de construction préférentielle, le corps supportant la rainure hélico-dale est réalisé, avec la sec- tion de paroi, sous forme de pièce moulée par injection, les bagues d'étanchéité, qui assurent l'étanchéité de la pompe par rapport à l'extérieur, étant de préférence moulées par injection sur le corps, sous forme de lèvres d'étanchéité. Cette partie est facile à manipuler et à monter. Si le corps est réalisé sous forme de stator, il peut être emmanché sur n'importe quel arbre rotatif, doté d'une surface externe lisse, afin de constituer la pompe. Il est facile de rempla- cer une pompe à huile défectueuse, en retirant simplement le stator détérioré et en emmanchant un stator neuf. Un désali- gnement du stator en cours de montage est facilement compen- sé par l'élasticité de l'élastomère, sans dommages rési- duels. Pour que la pièce moulée par injection puisse compenser des tolérances supérieures à celles autorisées par l'élasticité de l'élastomère utilisé, il est possible d'y prévoir un évidement au moins, sous forme de cavité radiale, en vue d'élever l'élasticité radiale de cette pièce moulée. Un corps de remplissage élastique, dont l'élasticité est supé- rieure, essentiellement supérieure de préférence, à celle de l'élastomère utilisé, peut être judicieusement logé dans l'évidement, formant la cavité. Si des tolérances très éle- vées sont autorisées entre le stator et le rotor, par exem- ple, possibilité permise sur la pompe conforme à l'in- vention, les sections de paroi risquent de présenter, lors de l'assemblage de la pompe, une déformation telle que la configuration de la rainure hélicoldale soit essentiellement modifiée avec, pour conséquence, une variation de la capaci- té de pompage. Cette déformation inopportune de la rainure hélicoldale est évitée par une élasticité supérieure de la pièce moulée par injection, dans le sens radial. Dans une forme de construction relativement simple de la pompe, conforme à l'invention, la section de paroi est moulée par injection sur un support rigide, une douille cylindrique de préférence, les bagues d'étanchéité, fermant la pompe dans le sens axial, pouvant être également moulées par injection sur le support, si bien que la pompe conforme à l'invention se compose uniquement de deux parties à mon- ter. Il est judicieux que la pièce mouLée par injection soit enveloppée par un fourreau rigide, un fourreau d'acier par exemple. Une mesure avantageuse est que la section de paroi fait partie d'une douille en élastomère, qui s'appuie sur le support, cette section de paroi pénétrant dans une fente hélicoldale du support et formant la rainure hélicoldale, sur le côté du support opposé à la douille en élastomère. Une autre mesure judicieuse est que les extrémités axiales de la douille en élastomère sont réalisées sous forme de lèvres d'étanchéité, qui enveloppent les extrémités axiales du support et s'appliquent hermétiquement sur la surface lisse opposée de l'autre corps. Dans une forme de construction préférentielle, le support est une douille composée d'un matériau rigide, d'acier par exemple. Dans une dernière solution judicieuse, le corps supportant la rainure héLicoldale est le stator, le rotor étant un arbre rotatif. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-dessous des exemples de construction, représentés sur les dessins annexés. Ces derniers correspondent à: Figure 1: une coupe axiale d'un stator en élastomère, muni d'une rainure hélicoidale, Figure 2: une coupe axiale d'un stator suivant la figure 1, avec des lèvres d'étanchéité moulées par injec- tion, Figure 3: une coupe axiale et une coupe radiale d'un stator suivant la figure 2, avec des cavités disposées dans le stator, Figure 4: une vue d'un rotor, réalisé sous forme de pièce moulée par injection en élastomère, Figure 5: une vue d'un rotor suivant la figure 4, avec un corps de remplissage élastique, Figure 6: une coupe axiale d'une douille de rotor rigide, avec une section de paroi moulée par injection pour former la rainure hélicoldale, Figure 7: une coupe axiale d'une douille de rotor rigide, avec une section de paroi moulée par injection pour former la rainure hélicoidale, Figure 8: une coupe axiale d'une douille de rotor rigide suivant la figure 6, avec une douille en éLasto- mère moulée par injection, dont la section de paroi, formant la rainure hélicoîdale, pénètre au travers d'une fente hélicoldale, Figure 9: une coupe axiale d'une douille de stator rigide suivant la figure 7, avec une douille en élasto- mère moulée par injection, dont la section de paroi, limitant la rainure hélicoldale, pénètre au travers d'une fente hélicoldale. Le principe fondamental de l'invention est représenté sur la figure 1, à l'aide d'un exemple de construction relativement simple. Le stator 1 est coaxial à un arbre, qui forme le rotor 2. Une rainure héLicoldale 3 est pratiquée dans La surface interne du stator 1, tournée vers le rotor 2. Le début de cette rainure hélicoidale 3 débouche dans une rainure annulaire 4, son extrémité s'ouvrant dans une rai- nure annulaire 5 du stator 1.- Sur les extrémités axiales du stator 1, l'étanchéité des rainures annulaires 4 et 5 est assurée par des bagues d'étanchéité 6, 7 (joints toriques). Les rainures annulaires 4 et 5 sont respectivement reliées à un raccordd'admission 8 et à un raccord de refoulement 9. Conformément à l'invention, la section de paroi 3a du moins, limitant la rainure hélicoidale 3, est réalisée en un élas- tomère; dans l'exemple de construction de la figure 1, l'ensemble du stator 1 est représenté par une pièce moulée par injection en élastomère. La surface périphérique de l'arbre formant le rotor 2, c'est-à-dire la surface tournée vers la rainure hélicoidale 3, est lisse. Avec une rotation de l'arbre, qui s'applique hermétiquement sur le stator, le liquide, qui remplit déjà entièrement la rainure hélicol- dale, est entraîné, par suite de sa viscosité, du raccord d'admission 8 vers le raccord de refoulement 9, un transport de liquide étant ainsi obtenu dans le sens des flèches 10 et 11. Le débit refoulé est très faible, de l'ordre de 20 cm3/heure. La largeur de la rainure hélicocdale 3 correspond à peu près au quadruple de sa profondeur; les dimensions sont comprises entre plusieurs dixièmes et un centième de millimètre. Pour modifier la pression de refoulement, il convient de prévoir un nombre plus ou moins important de spires sur la rainure hélicoidale; pour faire varier le débit de refoulement, il est possible de modifier la largeur et la profondeur de la rainure, la vitesse du rotor devant être prise en compte, naturellement. L'essentiel est de pouvoir régler le débit et la pression de refoulement, indépendamment l'un de l'autre. Sur une pompe à rotor hélicoldale de ce type, il est essen- tiel d'interdire toute pénétration d'air dan- la rainure hélicoldale 3, car L'effet d'entraînement, c'est-à-dire la capacité de pompage, serait alors compromis. La réalisa- tion en élastomère de La section de paroi 3a garantissant un appui absolument hermétique de cette dernière sur la surface lisse de l'arbre rotatif, un court-circuit entre des spires adjacentes, imputable à des défauts d'étanchéité, est évité. Une compensation des tolérances étant permise par L'élasti- cité spécifique de l'élastomère, dans les Limites correspon- dantes, la pompe conforme à l'invention est facile à réali- ser et à monter; des défaillances de la pompe, consécutives à des défauts d'alignement au montage, sont largement évi- tées. Dans un perfectionnement de l'invention, les bagues d'étan- chéité 6, 7 sont moulées par injection sur le stator, sous forme de Lèvres d'étanchéité 6a, 7a, et/ou sont moulées d'une seule pièce avec ce dernier, comme représenté sur la figure 2. Par emmanchement sur un arbre lisse, un tel stator préférentiel 1 forme avec ce dernier une pompe d'une longue durée de vie, fiable, simple et bon marché, qu'il est possi- ble d'utiliser, de préférence, sous forme de pompe à huile sur des moteurs à deux temps, des moteurs à injection no- tamment d'outils commandés à la main, tels que tronçonneuses à chaîne ou autres. La pompe à huile conforme à l'invention permet d'assurer, sur ces moteurs, une lubrification sépa- rée, afin d'alimenter en huile les surfaces frottantes de pistons, les paliers etc... Le raccord de refoulement débou- che avantageusement dans le carter-moteur, par l'intermé- diaire d'une soupape de retenue par exemple, s'ouvrant en direction du carter. Lorsque le moteur fonctionne, même sans pompe, un gradient de pression est ainsi obtenu entre les raccords d'admission et de refoulement, qui renforce l'effet de refoulement de la pompe elle-même. D'éventuels problèmes de refoulement au démarrage de la pompe, avec une huile froide ou un faible moussage par exemple, sont ainsi facile- ment maîtrisables. Le raccord de refoulement peut avantageu- sement déboucher dans la tub-lure d'admission. La pompe est également utilisable pour l'alimentation en lubrifiant d'une chaîne à scier. Il faudrait alors prévoir d'autres moyens pour produire le gradient de pression entre les raccords d'admission et de refoulement, renforçant l'effet de refoulement au démarrage de la pompe. Les conduits d'admission et de refoulement peuvent être raccordés directement à la pièce en élastomère, mouLée par injection, du stator 1. IL s'est avéré avantageux de prévoir un fourreau-12 enveloppant le stator, réalisé en un matériau rigide, acier par exemple ou autres, tel que celui reproduit en tirets sur la figure 2. Un tel fourreau autorise un raccordement étanche des conduits d'admission et de refoule- ment. Pour conférer une élasticité supérieure à la pièce moulée en élastomère, lorsqu'un fourreau d'acier 12 ou autres resserre le stator notamment, une ou plusieurs cavités sont prévues dans le corps du stator, comme représenté sur la figure 3. Ces cavités sont réalisées sous forme d'évidements ouverts 13, continus d'une face frontale axiale à l'autre de la pièce mouLée par injection, et s'étendant sur un angle - inscrit de l'ordre de 100 . Par suite de l'étendue dans le sens périphérique, trois évidements seulement peuvent être prévus dans cet exemple de construction; il est possible d'adapter le nombre d'évidements cas par cas, en modifiant leurs dimensions. Il peut être avantageux de garnir la et/ou les cavités d'un corps de remplissage, formé en conséquence et composé d'un matériau d'une élasticité supérieure, essentiellement supé- rieure de préférence, à celle de l'élastomère utilisé. A l'inverse de la pompe, réalisée suivant les figures 1 à 3, il peut être avantageux de prévoir le rotor 2 sous forme de pièce moulée par injection, munie d'une rainure hélicoîdale 3 et tournant dans un stator cylindrique 1 (figure 4). La section de paroi hélicoïdale 3a, limitant la rainure 3, s'applique hermétiquement sur la surface interne la du sta- tor 1. Les lèvres d'étanchéité 6a, 7a, qui assurent l'étan- chéité des rainures annulaires 4 et 5 par rapport aux faces frontales du rotor 2, et par rapport au stator 1, sont également moulées par injection sur le corps du rotor et/ou réalisées d'une seule pièce avec ce dernier. Le mode de fonctionnement de cette pompe est identique à celui des figures 1 à 3. Pour obtenir une élasticité supérieure du corps supportant la rainure héLicoldale 3, comme dans l'exemple de construc- tion de la figure 3, une cavité centrale 13a, ouverte sur une seule face frontale du rotor 2, est prévue dans l'exem- ple de construction de la figure 5. Afin de garantir une rigidité minimale du rotor 2, requise pour le fonctionnement de la pompe, la cavité est garnie d'un corps de remplissage d'une grande élasticité. Cette réalisation permet encore de compenser des tolérances élevées, sans modification de la géométrie de la rainure par déformation. Dans les exemples de construction des figures 6 à 9, le corps supportant la section de paroi 3a de la rainure héli- coldale 3 est une douille cylindrique 14. Sur la figure 6, cette douille forme le rotor 2; ce dernier est disposé dans un stator 1 et supporte, sur sa surface externe 15, la section de paroi 3a, moulée par injection, de la rainure hélicoldale 3. La lèvre d'étanchéité correspondante 6a et/ou 7a est par ailleurs moulée par injection sur les extrémités axiales de la douille 14. Une telle forme de construction simplifiée, dans laquelle seule la section de paroi 3a de la rainure hélicocdale 3 est réalisée en élastomère, présente déjà les avantages précédemment décrits. Le principe inverse de la figure 6 est reproduit sur la figure 7. La section de paroi 3a est moulée par injection sur la face interne 16 de la douille 14, ainsi que les lèvres d'étanchéité hermétiques 6a et 7a. La section de paroi 3a s'applique sur la surface externe lisse d'un rotor 2, formé par l'arbre. L'exemple de construction de la figure 8 correspond, dans son principe de base, à celui de la figure 6. Mais la sec- tion de paroi 3a, qui n'est pas moulée par injection sur la surface externe, pénètre, à partir d'une douille en éLasto- mère 17, au travers d'une fente hélicoidale, fraisée dans la douille rigide 14, pour former la rainure hélicoldale 3 sur la face externe 15 de la douille 14. Les lèvres d'étanchéité 6a, 7a forment les extrémités de la douille en élastomère 17, enveloppent les extrémités axiales de la douille rigide 14, et assurent l'étanchéité par rapport à la surface inter- ne lisse la du stator 1. La douille en élastomère 17 est fixée sur la douille rigide 14, par vulcanisation et/ou moulage par injection, par exemple. Dans l'exemple de construction de la figure 9, la douille rigide 14 forme le stator 1. Une douille en élastomère 17, moulée par injection sur la surface externe 15 de cette douille rigide 14, supporte une section de paroi hélicoidale 3a, qui pénètre dans La douille 14, au travers d'une fente hélicoîdale correspondante, pour former la rainure hélicoi- dale 3 sur la surface interne 16. La section de paroi 3a s'applique sur la face externe lisse d'un rotor 2, pour former la pompe. Les extrémités axiales de la douille 17 en élastomère sont encore réalisées sous forme de lèvres d'étanchéité 6a, 7a, qui enveloppent les extrémités axiales de la douille rigide 14 et s'appliquent hermétiquement sur la face externe lisse du rotor 2. Revendications. 1. Pompe pour Liquides visqueux utilisée, notamment, comme pompe à huile sur des moteurs à combustion interne d'outils commandés à la main, tels que tronçonneuses à chaine ou autres, composée d.un corps formant le stator (1) et d'un corps formant le rotor (2), coaxiaux l'un par rapport à l'autre et dont les surfaces, tournées l'une vers l'autre, s'appliquent hermétiquement l'une sur l'autre, une rainure hélicoidale (3), dont le début et l'extrémité sont reliés, respectivement, à un raccord d'admission (8) et à un raccord de refoulement (9), étant prévue dans l'une des surfaces, caractérisée en ce que la section de paroi hélicoldale (3a) du moins, qui limite la rainure hélicoldale (3) et s'appli- que sur la surface lisse opposée, est réalisée en un élasto- mère. 2. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'élastomère est un caoutchouc, un caoutchouc nitrile de préférence (NBR). 3. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'élastomère est un caoutchouc fluor-carbone. 4. Pompe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la largeur de la rainure hélicoldale (3) correspond à peu près au quadruple de sa profondeur. 5. Pompe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le corps (1, 2), supportant la rai- nure hélicoïdale (3), est une pièce moulée par injection, réalisée d'une seule pièce avec la section de paroi (3a). 6. Pompe suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les bagues d'étanchéité (6, 7), fermant la pompe dans le sens axial, sont réalisées sous forme de lèvres d'étanchéité (6a, 7a), formées d'une seule pièce avec la pièce mouLée par injection. 7. Pompé suivant l'une des revendications 5 et 6, caractéri- sée en ce que la pièce moulée par injection est enveloppée par un fourreau rigide (12), un fourreau d'acier de préfé- rence. 8. Pompe suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'un évidement au moins (13) est prévu dans la pièce moulée par injection, sous forme de cavité radiale (figures 3, 5), un corps de remplissage (13a), dont L'élasticité est supérieure, essentiellement supérieure de préférence, à celle de l'élastomère utilisé, étant préféren- tiellement disposé dans la cavité. - 9. Pompe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la section de paroi (3a) est moulée par injection sur un support (14). 10. Pompe s.uivant l-a revendication 11, caractérisée en ce que la section de paroi (3a) fait partie d'une douille en élastomère (17), qui s'applique sur le support (14), la section de paroi (3a) pénétrant au travers d'une fente hélicoîdale du support (14) et formant la rainure hélicoî- dale (3), sur le côté du support (14) opposé à la douille en élastomère (17). 11. Pompe suivant-la revendication 10, caractérisée en ce que les extrémités axiales de la douille en élastomère (17) sont réalisées sous forme de lèvres d'étanchéité, qui enve- loppent Les extrémités axiales du support (14) et s'appli- quent hermétiquement sur la surface lisse opposée de l'autre corps. 12. Pompe suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que le support est une douille (14) en matériau rigide, en acier de préférence. 13. Pompe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le corps, supportant la rainure hélicoïdale (3) , est le stator (1), le rotor (2) étant un arbre rotatif.