Brevet FR2671139A1 — publié le 19920703

La compensation des fuites de la chambre hydraulique de commande d'une pompe à membrane à actionnement hydraulique est une nécessité pour conserver constante la capacité de la pompe et pour éviter la détérioration de la membrane soumise à une force de traction excessive due à la dépression régnant dans la chambre hydraulique. Un dispositif de compensation est décrit dans le document FR-A-2.492.473. I1 s'agit d'un poussoir, disposé au centre d'une grille arrière d'appui pour la membrane, qui est déplacé par cette membrane lorsque celle-ci dépasse une position arrière déterminée, pour ouvrir un clapet disposé sur une canalisation d'apport de fluide hydraulique. Ce dispositif présente des inconvénients par le fait que la face arrière de la membrane est constamment soumise à la pression de la chambre hudraulique, soit au niveau de la périphérie du poussoir, soit au niveau des orifices de la grille d'appui arrière. En cas de mauvais fonctionnement du dispositif de compensation, il se produit une extrusion de la membrane dans ces orifices.Pour limiter ce risque d'extrusion qui est tout-à-fait néfaste au bon fonctionnement de la pompe, on réduit au maximum la section de passage des orifices quitte à en multiplier le nombre, ce qui crée une perte de charge importante dans la chambre hydraulique contrariant la phase de refoulement. Le propos de l'invention est de perfectionner le dispositif de compensation des fuites dans la chambre hydraulique de commande pour constituer une protection efficace de la membrane contre toute extrusion possible. A cet effet, l'invention a donc pour objet une pompe à membrane comportant une chambre de commande hydraulique intermédiaire entre un piston à mouvement alternatif et la membrane, un dispositif de compensation de fuites de cette chambre intermédiaire comportant - un conduit de réalimentation, - un clapet de compensation situé au débouché de ce conduit dans la chambre, monté à l'extrémité d'une tige d'entraînement dont l'autre extrémité est située du côté de la membrane, - un ressort agissant sur la tige dans le sens du rappel du clapet contre son siège et en direction de la membrane, cette autre extrémité de la tige offrant une surface d'appui tournée vers la membrane, - un plateau monté à coulissement à cette extrémité de la tige entre une première position éloignée de la surface d'appui et une seconde position au contact de cette surface d'appui, le plateau étant conformé en un clapet qui s'appuie sur un siège fixe au travers duquel s'établissent les mouvements du fluide dans la chambre de commande hydraulique lors des déplacements alternatifs du piston, lorsque, sous l'action de la membrane, l'ensemble plateau-tige est déplacé dans le sens de l'ouverture du clapet de compensation. Cette disposition constitue une protection de la membrane car elle permet de supprimer la grille d'appui arrière et de la transformer en une paroi pleine dans laquelle est ménagée l'ouverture bordée par le siège dont le plateau est le clapet, qui assure la continuation parfaite de la paroi pleine en position de fermeture. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le plateau est d'un diamètre nettement supérieur à celui du piston de commande. Ainsi, dès l'ouverture de ce clapet on dispose d'une grande section de passage du fluide refoulé ou aspiré par le piston dans la chambre intermédiaire, ce qui élimine les pertes de charges permanentes qui existent dans les dispositifs antérieurs avec grille d'appui de la membrane et plateau solidaire de la tige d'entraînement du clapet de compensation. D'autres caractéristiques et avantages appara- tront de la description donnée ci-après à titre d'exemple. Il sera fait référence à la figure unique qui est une vue schématique en coupe axiale d'une pompe équipée du dispositif selon l'invention. De manière connue une pompe à membrane (simple ou multiple) à commande hydraulique, est composée d'un corps de pompe en deux parties 1, 2 entre lesquelles est pincée la membrane 3, avec interposition d'une entretoise 4 si la membrane 3 est double, cette entretoise annulaire étant pourvue d'un dispositif 5 de détection de rupture de membrane. Avec la partie 1 du corps, la membrane 3 délimite une chambre de pompage 6 à laquelle aboutissent un conduit d'aspiration 7 et un conduit 8 de refoulement équipés de clapets unidirectionnels. Avec la partie 2 du corps, cette membrane 3 délimite une chambre intermédiaire 9 remplie d'un fluide hydraulique qui peut être déplacé cycliquement vers l'avant (la gauche de la figure) ou vers l'arrière au moyen d'un piston 10 animé d'un mouvement alternatif. On réalise ainsi une commande hydraulique de la variation du volume de la chambre 6 de pompage. Cette chambre 9 est équipée, également de manière connue, d'une soupape de décharge 11 qui permet de limiter la pression de refoulement à une valeur déterminée de sécurité et qui est combinée avec un dispositif de dégazage du fluide de commande. Elle comporte enfin un dispositif 12 de compensation du volume de liquide de commande perdu par fuites. Ce dispositif comporte un conduit de réalimentation 13 qui est en communication avec un réservoir de liquide et qui débouche dans la chambre 9 au travers d'un siège fixe 14. Ce siège coopère avec un clapet 15 qui est monté coulissant à l'extrémité 16a d'une tige de commande 16, qui traverse ce siège de manière que son autre extrémité soit placée au voisinage de la membrane 3. Cette extrémité de la tige 16 présente une tête 17 sous laquelle prend appui un ressort 18 qui tend à déplacer la tige 16 vers la membrane et à appliquer le clapet 16 sur le siège 14 avec une force déterminée qui définit la hauteur d'aspiration de la pompe. On remarque sur la figure que la chambre 9 présente deux parties : partie 19a , généralement cylindrique du côté du piston 10 et dans laquelle sont logés le débouché du conduit 13 de réalimentation et les éléments 15 et 16 et une partie 19b de forme conique, immédiatement au voisinage de la membrane 3. La zone intermédiaire entre ces deux parties est conformée en un siège de soupape 20 sur lequel peut être appliqué un clapet 21 qui est en forme de plateau dont la face 21a est tournée vers la membrane 3. Ce plateau 21 est monté à coulissement sur la tête 17 de la tige d'entraînement 16, depuis une première position (celle représentée) dans laquelle le plateau 21 est écarté de la surface frontale 17a de cette tête 17 et du siège 20 et une seconde position dans laquelle le plateau 21 est en appui sur la surface frontale 17a de la tête 17 et au voisinage immédiat du siège 20 sans toutefois y être en appui. L'équipage mobile formé du clapet 15 de la tige 16 et du plateau 21 est quant à lui mobile en coulissement dans le corps de pompe si un effort y est appliqué du côté du plateau 21 et est d'intensité suffisante pour surmonter la force de rappel du ressort 18. La course de cet équipage sous cet effort est limitée à celle qui conduit le plateau 21 depuis sa seconde position vers le siège 20. On notera enfin que le clapet 15, coulissant sur l'extrémité 16a de la tige 16, est rappelé contre son siège 14 par un ressort 22 dont l'intensité est très faible. Le fonctionnement général de la pompe, bien connu de l'homme de métier, ne sera pas décrit dans le détail. A la fin de la course d'aspiration du piston 10 (celui-ci se déplaçant vers la droite de la figure), la membrane 3 prend appui sur le plateau 21 et le fait coulisser sur la tête 17 de la tige 16 vers la droite. Si le point mort fin d'aspiration du piston 10 est atteint avant que le plateau 21 n'ait touché la face 17a, cela signifie que le fluide dans la chambre 9 est en quantité suffisante voire en excès. Si, en revanche le plateau 21, entraîné par la membrane 3, vient prendre appui sur la face 17a de la tige 16, avant même que le point mort fin d'aspiration du piston 10 soit atteint, cela signifie un manque de liquide dans la chambre 9. La poursuite de l'aspiration entraîne un déplacement très faible de tout l'équipage mobile 15, 16, 21 vers la droite immédiatement limité, au moins pour le plateau 21 par le siège 20. Il s'établit donc une ouverture du conduit 13 de réalimentation et du fluide de compensation vient compléter celui qui est dans la chambre 9. Ainsi, pendant toute la fin de course d'aspiration du piston 10, corerspondant à une dépression dans la chambre 9 supérieure à celle admise et fixée par le tarage du ressort 18, le plateau 21 est sur son siège 20 isolant totalement la membrane de cette dépression excessive et supprimant toute possibilité d'extrusion de cette membrane au travers d'un orifice resté ouvert. Les conditions de pression dans la chambre 9 se modifient, du fait de l'appoint de liquide, et le clapet 15 est rappelé sur son siège 14 par le ressort 22 dès que l'aspiration de liquide d'appoint cesse. L'inversion de mouvement du piston 10 crée une augmentation de pression dans la chambre 9 qui surmonte l'effort exercé par la membrane sur l'équipage mobile en agissant sur la surface utile du plateau-clapet 21. Le plateau s'écarte donc de son siège 20 et comme son diamètre est important et notamment nettement plus grand que celui du piston 10, une petite course libère une section de passage importante possèdant donc une perte de charge minimale. Le principal de la course de refoulement de la pompe se fait donc dans de bonnes conditions d'écoulement hydraulique dans la chambre 9. Immédiatement après avoir quitté son siège, le plateau quitte la face frontale 17a de la tête 17, la tige étant alors soumise à l'effet du ressort 18 qui maintient sous un effort déterminé le clapet 15 contre le siège 14, sous l'effet du ressort 23 de faible intensité disposé entre lui et la tête 17, le fluide de la chambre 9 s'étant au moins partiellement infiltré entre la membrane 3 et le plateau 20. REVENDICATIONS 1. Dans une pompe à membrane comportant une chambre (9) de commande hydraulique intermédiaire entre un piston (10) à mouvement alternatif et la membrane (3) un dispositif de compensation de fuites de cette chambre intermédiaire comportant: - un conduit de réalimentation (13), - un clapet (15) situé au débouché de ce conduit (13) dans la chambre (9) monté à l'extrémité (16a) d'une tige (16) d'entraînement dont l'autre extrémité (17) est située du côté de la membrane (3), - un ressort (18) agissant sur la tige (16) dans le sens du rappel du clapet (15) contre son siège (14) et en direction de la membrane (3), cette autre extrémité (17) de la tige offrant une surface d'appui (17a) tournée vers la membrane, caractérisé en ce qu'un plateau (21) est monté à coulissement à cette extrémité (17) de la tige (16) entre une première position éloignée de la surface d'appui (17a) et une seconde position au contact de cette surface d'appui, le plateau (21) étant conformé en un clapet qui s'appuie sur un siège (20) fixe, au travers duquel s'établissent les mouvements du fluide dans la chambre (9) de commande hydraulique lors des déplacements alternatifs du piston (10), lorsque, sous l'action de la membrane (3), l'ensemble plateau (21) tige (16) est déplacé dans le sens de l'ouver- ture du clapet (15). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le plateau (21) est d'un diamètre nettement supérieur à celui du piston (10) de commande. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu'un ressort (23) est disposé entre la tige (16) et le plateau (21) pour rappeler ce dernier dans sa première position par rapport à la tige.