Brevet FR2681906A1 — publié le 19930402

POMPE CENTRIFUGE POUR CIRCUIT DE LIOUIDE DE REFROIDISSEMENT DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE La présente invention se - rapporte aux moteurs à combustion interne à refroidissement par liquide et notamment par eau, équipant les véhicules routiers et elle vise plus particulièrement une pompe à eau centrifuge bien adaptée à ceux-ci. Généralement les circuits de refroidissement utilisant un liquide de refroidissement, tel que de l'eau, comporte une pompe centrifuge entraînée directement par le moteur. Il en résulte que la vitesse d'entraînement et donc le débit de la pompe sont proportionnels au régime du moteur. Etant donné que la pompe est dimensionnée pour répondre aux besoins du moteur fonctionnant à pleine charge sous les conditions ambiantes les plus sévères imposées par le cahier des charges, dans de nombreux autres cas de fonctionnement du moteur la pompe a un débit inadapté générateur de surconsommation énergétique et de défaillance mécanique du moteur. Pour pallier ces inconvénients on a utilisé des pompes entraînées électriquement et équipées de moteurs à régimes variables de manière à ajuster le débit au besoin du moteur mais le coût et le manque de fiabilité de ces appareils en a limité l'application. La présente invention a pour but d'ajuster le débit de la pompe au besoin du moteur d'une manière simple, fiable et économique. La pompe centrifuge selon l'invention est destinée à un circuit de liquide de refroidissement de moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules routiers. elle comporte un corps pourvu d'une chambre de pompage dans laquelle est disposé un rotor muni d'une pluralité d'aubes entraînées mécaniquement à partir de l'arbre moteur, ladite chambre comportant un élément de paroi latérale s'étendant au voisinage de la surface de révolution décrite par les aubes du rotor. Selon l'invention, la pompe centrifuge est caractérisée en ce que ledit élément de paroi est monté mobile dans un logement dudit corps adjacent à ladite chambre de pompage et en ce qu'elle comporte un dispositif actionneur pour déplacer ledit élément de paroi, de manière à pouvoir ajuster la distance séparant l'élément de paroi et la surface de révolution décrite par les aubes et ainsi à agir sur le rendement de la pompe, ledit dispositif étant piloté à partir d'un ou plusieurs paramètres de fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique de la pompe selon l'invention, le dispositif actionneur est piloté par la seule température du liquide de refroidissement traversant la chambre de pompage. Selon une autre caractéristique de la pompe selon l'invention, le dispositif actionneur est formé par des moyens de poussée thermo-sensibles en appui contre ledit élément de paroi. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention lesdits moyens de poussée sont formés d'au moins un thermo-poussoir à cire, comprenant un boîtier dans lequel un piston est monté coulissant, une chambre de pression remplie de cire s'étendant entre le fond du boîtier et le piston, le boîtier étant logé dans un alésage débouchant dans le dit logement de façon que l'extrémité libre du piston soit apte à venir au contact de l'élément de paroi. Selon une autre caractéristique de l'invention, la température de déclenchement dudit thermo-poussoir est comprise entre 80 et 900C. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit logement comporte des butées délimitant les déplacements dudit élément de paroi. Selon une autre caractéristique de l'invention, le boîtier dudit thermo-poussoir est repoussé en appui contre un épaulement de l'alésage par l'action d'un ressort de rappel de grande raideur en appui contre le fond dudit alésage. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens de poussée sont baignés par un flux de liquide de refroidissement à partir d'un circuit de dérivation spécifique de manière à mettre lesdits moyens de poussée à la température du liquide de refroidissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit circuit comprend un premier canal reliant la sortie de la chambre de pompage audit alésage et un second canal reliant ledit alésage à l'entrée de la chambre de pompage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale de la pompe centrifuge selon l'invention la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 précisant le fonctionnement de ladite pompe. La figure 1 représente en détail une forme de réalisation d'une pompe à eau utilisée dans le système de refroidissement d'un moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules routiers. La pompe comporte un corps de pompe (1) pièce principale formant l'enveloppe externe de la pompe. Une chambre de pompage (4) est ménagée à l'intérieur du corps (1). Un arbre allongé (3) tourillonne dans le corps (1). Une extrémité de l'arbre (3a) se termine à 11 intérieur du corps (1) et supporte de façon classique une turbine ou rotor (2). Le rotor (2) présente un moyeu (2a) qui entoure l'extrémité (3a) de l'arbre à laquelle il est fixé . Une plaque annulaire pleine (2b) est assujettie au moyeu (2a) et s'étend radialement. Plusieurs aubes (2c) sont disposées symétriquement sur la plaque (2b) de laquelle elles font saillies. Les aubes se trouvent disposées dans la chambre (4), entre l'entrée (4a) et la: sortie non figurée de la chambre (4). Le nombre, la dimension et la forme des aubes (2c) logées dans la chambre (4) dépendent du type de liquide de refroidissement utilisé, de la configuration de la chambre de pompage et du débit désiré. La pompe comporte les joints et paliers nécessaires pour l'arbre (3). Comme cela n'est pas figuré, l'arbre est entraîné par un pignon approprié ou dispositif analogue monté sur son extrémité qui est à l'opposé de l'extrémité (3a) supportant le rotor (2). La chambre de pompage (4) comporte une paroi latérale de révolution (5) encore appelée contre aubage, qui s'étend au voisinage de la surface de révolution décrite par les aubes (2c) du rotor en tournant L'espace entre la paroi et les aubes constitue ltentrefer (6) dont les dimensions influent directement sur le débit de la pompe. Conformément à l'invention la paroi formant le contre aubage (5) est montée mobile en translation axiale à l'intérieur d'un logement (11), de manière à pouvoir faire varier l'entrefer et donc le débit de la pompe et ce indépendamment de l'action de l'arbre d'entraînement (3). Le logement (11) comporte des butées (12) délimitant avec le fond du logement les déplacements dudit élément de paroi (5), de manière à contrôler les variations de l'entrefer et éviter le contact entre la paroi (5) et les aubes (2c). Pour déplacer la paroi (5), des moyens de poussée formés par des thermo-poussoirs à cire sont disposés derrière la paroi. Les thermo-poussoirs sont constitués par un boîtier (7a) dans lequel un piston (7b) est monté coulissant, une chambre de pression remplie de cire s'étendant entre le fond du boîtier (7a) et le piston (7b), le boîtier (7a) étant logé dans un alésage adapté (10) débouchant dans le logement (11) de façon que l'extrémité libre du piston (7b) soit apte à venir au contact de la paroi (5). Le boîtier (7a) est repoussé en appui contre un épaulement (13) de l'alésage (10) sous l'action d'un ressort de rappel (9) de grande raideur en appui respectivement contre le fond de l'alésage (10) et contre le fond du boîtier (7a). Les thermo-poussoirs à cire (7) sont maintenus en permanence à la température du liquide de refroidissement traversant la pompe, ce dernier baignant les boîtiers (7a) par l'intermédiaire de circuits de dérivation (8) alimentant les alésages (10). Ces circuits (8) comprennent essentiellement un premier canal (8b) reliant la sortie de la chambre de pompage (4) à alésage (10) associé et un second canal (8a) reliant ledit alésage (10) à l'entrée (4a) de la chambre de pompage (4). Conformément à la description donnée cidessus et conformément aux figures 1 et 2, le fonctionnement de la pompe centrifuge selon l'invention est le suivant. Tant que le liquide de refroidissement n'atteint pas la température de déclenchement de la cire contenue dans les thermo-poussoirs (7), confère figure 2, la paroi (5) est soumise à la seule pression du liquide de refroidissement régnant dans la chambre (4). La paroi (5) se trouve de ce fait repoussée au fond de son logement (11), l'entrefer étant à sa valeur maximale. Cette valeur de l'entrefer est prédéterminée de façon à générer un faible débit, ce qui permet une montée rapide en température du moteur et donc de meilleures performances de ce dernier notamment en terme d'émission de polluants. Lorsque la température de déclenchement est atteinte, la dilatation de la cire contenue dans les chambre de pression entraîne le déplacement des pistons (7b) qui repoussent la paroi (5) en direction des aubes (2c) contre la pression du liquide de refroidissement contenu dans la chambre (4). La paroi (5) se rapproche jusqu'à venir en appui contre les butées (12), confère figure 1. La dilatation supplémentaire de la cire est alors absorbée par les ressorts (9), le déplacement des pistons (7b) opèrant alors le déplacement des boîtiers. La diminution de l'entrefer entraîne une augmentation des performances de la pompe et notamment de son débit. Cette augmentation du débit augmente 11 évacuation des calories et répond ainsi à l'augmentation de la température du liquide de refroidissement. La pompe suivant l'invention permet donc l'obtention d'un débit variable et ce grâce au déplacement de l'entrefer qui augmente ou decroit en fonction de la température du liquide de refroidissement. Il est donc possible d'adapter les performances débits, pressions et puissances de la pompe indépendamment de la vitesse d'entraînement de l'arbre (3). Le paramètre de fonctionnement du moteur choisi pour piloter la valeur de l'entrefer est la température car il représente bien les besoins en refroidissement du moteur et présente l'intérêt d'être facilement accessible. Le choix de la cire contenue dans les thermo-poussoirs est effectué de façon à choisir la température de déclenchement comprise entre 80 et 900C, on pourra toutefois affiner ce choix en fonction des caractéristiques de fonctionnement du moteur considéré. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre.d'exemples. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. Ainsi il est possible de ne déplacer qu'une partie de la paroi de contre aubage. Seul dans cette réalisation un élément de paroi serait donc soumis à l'action de moyens de poussée thermosensibles. Ainsi il est possible de prendre en compte d'autres paramètres de fonctionnement du moteur en plus de la température pour piloter le déplacement de la paroi formant contre aubage. REVENDICATIONS El] Pompe centrifuge pour circuit de liquide de refroidissement de moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules routiers, comportant un corps (1) pourvu d'une chambre de pompage (4) dans laquelle est disposé un rotor(12) muni d'une pluralité d'aubes (2c) entraînées mécaniquement à partir de l'arbre moteur, ladite chambre (4) comportant un élément de paroi latérale (5) s'étendant au voisinage de la surface de révolution décrite par les aubes (2c) du rotor (2), caractérisée en ce que ledit élément de paroi (5) est monté mobile dans un logement (11) dudit corps (1) adjacent à ladite chambre (4) et en ce qu'elle comporte un dispositif actionneur (7) pour déplacer ledit élément de paroi (5), de manière à pouvoir ajuster la distance séparant l'élément de paroi (5) et la surface de révolution décrite par les aubes (2c) et ainsi à agir sur le rendement de la pompe, ledit dispositif (7) étant piloté à partir d'un ou plusieurs paramètres de fonctionnement du moteur. E2] Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif actionneur (7) est piloté par la seule température du liquide de refroidissement traversant la chambre de pompage (4). t3] Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que le dispositif actionneur est formé par des moyens de poussée thermo-sensibles (7) en appui contre ledit élément de paroi (5). t4] Pompe centrifuge selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de poussée sont formés d'au moins un thermo-poussoir à cire (7), comprenant un boîtier (7a) dans lequel un piston (7b) est monté coulissant, une chambre de pression remplie de cire s'étendant entre le fond du boîtier (7a) et le piston (7b), le boîtier (7a) étant logé dans un alésage (10) débouchant dans le dit logement (11) de façon que l'extrémité libre du piston (7b) soit apte à venir au contact de l'élément de paroi (5). [5] Pompe centrifuge selon la revendication 4, caractérisée en ce que la température de déclenchement dudit thermo-poussoir (7) est comprise entre 80 et 90"C. [6 Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que ledit logement (11) comporte des butées (12) délimitant les déplacements dudit élément de paroi (5). [7] Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le boîtier (7a) dudit thermo-poussoir (7) est repoussé en appui contre un épaulement (13) de l'alésage (10) par l'action d'un ressort de rappel (9) de grande raideur en appui contre le fond dudit alésage (10). [8] Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de poussée (7) sont baignés par un flux de liquide de refroidissement à partir d'un circuit de dérivation spécifique ( 8) de manière à mettre lesdits moyens de poussée (7) à la température du liquide de lubrification. [93 Pompe centrifuge selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit circuit (8) comprend un premier canal (8b) reliant la sortie de la chambre de pompage (4) audit alésage (10) et un second canal (8a) reliant ledit alésage (10) à l'entrée (4a) de la chambre de pompage (4).