Brevet FR2682720A1 — publié le 19930423

Procédé de pompage à débit réglable continuement entre une valeur nulle et une valeur maximale et pompe à débit réglable mettant en oeuvre ce procédé. La présente invention concerne d'une façon générale le domaine des pompes à débit réglable et plus par- ticulièrement elle concerne des perfectionnements apportés à de telles pompes, notamment des pompes doseuses, de manière que leur débit soit réglable continuement entre une valeur nulle et une valeur maximale. On connaît des pompes dans lesquelles l'organe de pompage (piston, membrane) est animé d'un mouvement linéaire de va-et-vient par un système bielle-manivelle à excentra- tion variable entraîné par un arbre tournant (sortie de moteur électrique ou à combustion interne via un réducteur à engrenages, par exemple à vis sans fin) Toutefois les moyens à mettre en oeuvre pour le réglage de l'excentration sont souvent complexes et nécessitent des usinages précis et des formes compliquées Ces moyens comprennent des pièces fragiles qui limitent la durée de vie du mécanisme De plus l'encombrement dû à la présence des moyens de réglage de la course est dans tous les cas très important par rapport à la taille de la machine. En outre, il est très difficile, sans avoir recours à des mécanismes trop complexes, de réaliser un réglage continu du débit entre une valeur nulle et une valeur maximale, notamment vers les basses valeurs de débit. Enfin, le volume mort dans la tête de pompage (c'est-à-dire la position, en fin de course de compression) de l'organe de pompage lié à la bielle varie en fonction de l'amplitude de course utilisée, et il correspond sensible- ment au milieu de la cylindrée (ou de la course) quand le débit est réglé sur O % Le volume mort augmentant dans les réglages bas, une baisse de rendement notable est souvent constatée pour les faibles débits. L'invention a essentiellement pour but de perfec- tionner ces pompes en proposant un procédé et un agencement originaux qui écartent les inconvénients précités et qui permettent notamment d'effectuer un réglage continu du débit entre une valeur nulle et une valeur maximale, y compris pour les très faibles valeurs, en mettant en oeuvre des moyens moins complexes que ceux des pompes actuelles. A ces fins, selon un premier de ses aspects, l'invention propose un procédé pour pomper avec un débit réglable au moyen d'une membrane aspirante-refoulante entraînée dans un mouvement de va-et-vient, caractérisé en ce qu'on accouple de façon relâchable la susdite membrane, par une bielle, à un organe tournant excentré en rotation continue, et en ce que, au cours de chaque cycle de va- et-vient, on bloque le mouvement de va-et-vient de la bielle lorsque celle-ci a effectué une fraction souhaitée, réglable continuement, de course et on découple l'organe rotatif excentré de la bielle bloquée, Ainsi, la bielle anime la membrane d'un mouvement de va-et-vient d'amplitude réglable continuement entre une valeur nulle et une valeur maximale correspondant respec- tivement aux points morts de la course de la bielle et on règle le débit continuement entre une valeur nulle et une valeur maximale. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention propose, selon un second de ses aspects, une pompe à membrane, à débit réglable continuement entre une valeur nulle et une valeur maximale, caractérisée en ce qu'elle comprend: un organe excentré d'entraînement, à rotation continue, une bielle comportant à une de ses extrémités une tête de bielle accouplée audit organe excentré et dont l'autre extrémité est articulée à la membrane, des moyens d'accouplement relâchables pour accoupler de façon sélective ladite tête de bielle à l'organe excentré d'entraînement au cours d'une fraction souhaitée réglable continuement de course, et des moyens de réglage pour régler de façon continue la fraction souhaitée de course de la bielle entre deux positions extrêmes, savoir: une position de blocage total pour laquelle la bielle est bloquée dans une position de point mort de la course et l'arbre d'entraînement est en permanence découplé de la tête de bielle, la membrane restant alors immobile et le débit de la pompe étant nul, une position de déblocage total pour laquelle la bielle est libre de parcourir la totalité de sa course et l'arbre d'entraînement est en permanence accouplé à la tête de bielle, la membrane étant alors animée d'un mouvement de va-et-vient d'amplitude maximum et le débit de la pompe étant maximum, et une multiplicité de positions de blocage partiel pour chacune desquelles la bielle est libre de parcourir une fraction de sa course et l'arbre d'entraînement n'est accouplé à la tête de bielle que durant cette fraction de course, la membrane étant alors animée d'un mouvement de va- et-vient discontinu d'amplitude réglable correspondant à ladite fraction de course et le débit de la pompe étant une fraction correspondante du débit maximum. Dans un mode de réalisation préféré, la tête de bielle et les moyens d'accouplement relâchables comprennent: une glissière s'étendant sensiblement dans le prolongement de la bielle, un palier recevant à libre rotation l'organe excentré d'entraînement et supporté à libre coulissement par la glissière, et des moyens de rappel élastique aptes à maintenir ledit palier à fond de glissière en l'absence d'effort antagoniste exercé par l'organe excentré sur le palier. Avantageusement, dans une réalisation simple, les moyens de réglage comprennent: une portée d'appui solidaire de la bielle, une butée déplaçable apte à coopérer avec la portée d'appui lors du mouvement de la bielle lorsque la bielle a parcouru une fraction souhaitée de sa course, et des moyens de commande pour déplacer la butée et l'amener dans une position correspondant à un débit souhaité de la pompe. Dans ce cas, la portée d'appui peut être supportée par la glissière à l'extrémité libre de celle-ci et dans le prolongement de la bielle Pour obtenir une structure plus compacte, il est alors souhaitable que l'agencement soit tel que la portée d'appui constitue une butée de déplacement pour le palier coulissant Toujours dans le même souci de simplifier la structure, les moyens de rappel élastique peuvent prendre appui sur la portée d'appui. Toujours en mettant en oeuvre les dispositions qui précèdent, une réalisation concrète de pompe selon 1 ' invention peut réunir les dispositions complémentaires qui suivent: la glissière comprend deux tiges de glissière supportée par la bielle dans le prolongement de celle- ci, la portée d'appui est une pièce rigide s'étendant transversalement à la bielle et fixée aux extrémités libres respectives des deux tiges de glissière, le palier coulissant est bridé à libre coulisse- ment sur les deux tiges de glissière, et les moyens de rappel élastique comprennent deux ressorts en hélice entourant respectivement les deux tiges de glissière et interposés entre le palier et la portée d'appui. Enfin, il peut être avantageux que les moyens de commande de la butée mobile comprennent une tige filetée tournant dans un alésage fileté fixe, l'extrémité de la tige filetée constituant ou supportant la butée. Ainsi, conformément à l'invention, on constitue une pompe, notamment une pompe doseuse, dont le débit est réglable, de façon entièrement continue, entre un débit nul et un débit maximum, la continuité du réglage existant même pour les très faibles débits. La membrane occupe toujours la même position en fin de course de compression quel que soit le débit réglé et les problèmes d'une variation du volume mort et d'une baisse de rendement aux faibles débits, présentés par les pompes antérieures, ne se posent plus. Enfin, la structure mécanique de l'ensemble de la pompe reste simple, y compris pour ce qui concerne les moyens de commande du débit, ce qui a une influence bénéfique sur les coûts de fabrication et d'entretien. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description, on se réfère au dessin annexé sur lequel la figure unique est une vue de côté, carter enlevé, d'une pompe agencée selon l'invention. Dans une chambre d'aspiration-refoulement 1 (uniquement suggérée sur la figure 1), une partie évidée de la paroi de celle-ci reçoit une membrane déformable 2 solidarisée de façon étanche par son bord périphérique 3 à un carter 4 Le centre de la membrane 2 est solidarisée (éventuellement avec articulation à libre rotation) à une extrémité d'une bielle 5 dont l'autre extrémité est ac- couplée, par des moyens indiqués ci-après, à une roue excentrée 6 en rotation continue La roue excentrée 6 est solidaire d'un arbre tournant 7 qui est entraîné par des moyens moteurs, par exemple par l'intermédiaire d'un réducteur à vis sans fin (suggérée sur le dessin par son axe 8 et son carter 9) et engrenage droit (non visible, calé sur l'arbre 7). A la roue 6 est associé un palier externe 10 à roulements dont la coque extérieure s'emboîte entre deux bras ou tiges de glissière 11 supportées par et solidaires de la bielle 5, lesdites tiges de glissière s'étendant parallèlement à l'axe de la bielle 5 Le raccordement des tiges de glissière 11 à la bielle est constitué sous forme d'une pièce semicirculaire 12 rapportée sur l'extrémité de la bielle ou faisant partie intégrante de celle-ci, le palier 10 pouvant venir se loger dans l'arrondi de la pièce 12 (position représentée sur la figure) Le palier 10 est équipé de deux brides diamétralement opposées et entourant respectivement les tiges de glissière 11 à libre coulisse- ment; ces deux brides peuvent être réunies sous forme d'une plaque de support unique 13 engagée à libre coulissement sur les tiges 11. Les extrémités libres des tiges de glissière 11 sont entretoisées par une pièce de liaison 14 dont une autre fonction apparaîtra plus loin, la pièce 14 étant située à distance du palier 10 et/ou de la plaque de support 13 lorsque le palier 10 est au contact de la pièce arrondie 12. La pièce 14 peut ainsi constituer également une butée de fin de course lors du déplacement du palier 10. Enfin, deux ressorts en hélice 15, entourant les tiges 11 respectivement, sont interposés entre la plaque de support 13 et la pièce de liaison 14 pour repousser le palier 10 contre la pièce arrondie 12 en l'absence d'un effort antagoniste généré par la roue excentrée 6. Dans le prolongement de la bielle et en regard de la pièce de liaison 14 s'étend une tige filetée 16 tournant dans un alésage fileté 17 traversant la paroi du carter 4. L'extrémité interne 18 de la tige filetée 16 constitue une butée mobile (la rotation de la tige 16 se traduisant par son déplacement axial) apte à coopérer avec la pièce de liaison 14 solidaire de la bielle 5 et qui, à ce titre, sert de portée d'appui pour ladite bielle Une poignée externe 19 permet de tourner la tige filetée 16 Pour bloquer la tige filetée 16 dans toute position axiale souhaitée, on peut prévoir des moyens de blocage à bague excentrée 20, qui entoure la tige filetée et qui est actionnable en rotation par un bouton de préhension 21. Le fonctionnement est le suivant. Lorsque la butée 18 est située en dehors de la trajectoire de la tête de bielle (ensemble des organes 10 à ) associée à la roue excentrée 6, c'est-à-dire la tige filetée étant dévissée (déplacée vers la droite, comme représenté sur la figure), la bielle 5 est librement entraînée par la roue excentrée sur la totalité de chaque tour de rotation de celle-ci La membrane 2 est alors animée d'un mouvement alternatif de va- et-vient dont les positions extrêmes correspondent aux deux points morts (gauche et droite sur la figure du mouvement alternatif) L'amplitude de ce mouvement est proportionnelle à l'excentricité de la roue 6 Le débit de la pompe est alors à sa valeur maximale. Si maintenant, par rotation de la tige filetée 16, la butée 18 est déplacée vers la gauche, la pièce de liaison 14 vient heurter cette butée après avoir parcouru une fraction de la course de la bielle qui est fonction de la position axiale de la butée La bielle 5 est alors bloquée dans son déplacement axial, tandis que, sous la poussée de la roue excentrée 6 entraînée par l'arbre 7, le palier 10 achève son mouvement en coulissant sur les glissières 11, avec compression des ressorts 15, en direction de la pièce de liaison 14 La membrane 2 n'est donc entraînée que pendant une fraction de la course de la bielle et le débit de la pompe s'établit à une valeur correspondant à ladite fraction de course, autrement dit à la position axiale de la butée. En déplaçant la butée au maximum, la bielle reste bloquée dans la position de point mort située à gauche (sur la figure), et la membrane n'est plus entraînée Le débit de la pompe est nul, alors que l'arbre d'entraînement 7 continue à tourner en entraînant le palier 10. Dans tous les cas, quelle que soit la course effective de la bielle 5, la membrane 2 occupe toujours la même position axiale lorsque la bielle est au point mort gauche (sur la figure) Le volume mort de la pompe reste donc constant quel que soit le débit de la pompe, y compris pour les faibles débits ou le débit nul. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà ce de qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Procédé pour pomper avec un débit réglable au moyen d'une membrane aspirante-refoulante ( 2) entraînée dans un mouvement de va-et-vient, caractérisé en ce qu'on accouple de façon relâchable la susdite membrane ( 2), par une bielle ( 5), à un organe tournant excentré ( 6) en rotation continue, et en ce que, au cours de chaque cycle de va- et-vient, on bloque le mouvement de va-et-vient de la bielle ( 5) lorsque celle-ci a effectué une fraction souhaitée, réglable continuement, de course et on découple l'organe rotatif excentré ( 6) de la bielle ( 5) bloquée, ce grâce à quoi la bielle anime la membrane d'un mouvement de va-et-vient d'amplitude réglable continuement entre une valeur nulle et une valeur maximale correspondant respec- tivement aux points morts de la course de la bielle et on règle le débit continuement entre une valeur nulle et une valeur maximale. 2 Pompe à membrane, à débit réglable continuement entre une valeur nulle et une valeur maximale, caractérisée en ce qu'elle comprend: un organe excentré d'entraînement ( 6), à rotation continue, une bielle ( 5) comportant à une de ses extrémités une tête de bielle ( 11-14) accouplée audit organe excentré ( 10) et dont l'autre extrémité est articulée à la membrane ( 2), des moyens d'accouplement relâchables pour accoupler de façon sélective ladite tête de bielle à l'organe excentré d'entraînement ( 6) au cours d'une fraction souhaitée réglable continuement de course, et des moyens de réglage ( 16-19) pour régler de façon continue la fraction souhaitée de course de la bielle ( 5) entre deux positions extrêmes, savoir: * une position de blocage total pour laquelle la bielle est bloquée dans une position de point mort de la course et l'arbre d'entraînement est en permanence découplé de la tête de bielle, la membrane restant alors immobile et le débit de la pompe étant nul, une position de déblocage total pour laquelle la bielle est libre de parcourir la totalité de sa course et l'arbre d'entraînement est en permanence accouplé à la tête de bielle, la membrane étant alors animée d'un mouvement de va-et-vient d'amplitude maximum et le débit de la pompe étant maximum, et une multiplicité de positions de blocage partiel pour chacune desquelles la bielle est libre de parcourir une fraction de sa course et l'arbre d'entraînement n'est accouplé à la tête de bielle que durant cette fraction de course, la membrane étant alors animée d'un mouvement de va-et-vient discontinu d'amplitude réglable correspondant à ladite fraction de course et le débit de la pompe étant une fraction correspondante du débit maximum. 3 Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la tête de bielle et les moyens d'accouplement relâchables comprennent: une glissière ( 11) s'étendant sensiblement dans le prolongement de la bielle ( 5), un palier ( 10) recevant à libre rotation l'organe excentré d'entraînement ( 6) et supporté à libre coulissement par la glissière ( 11), et des moyens de rappel élastique ( 15) aptes à maintenir ledit palier à fond de glissière en l'absence d'effort antagoniste exercé par l'organe excentré sur le palier. 4 Pompe selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens de réglage comprennent une portée d'appui ( 14) solidaire de la bielle ( 5), il une butée déplaçable ( 18) apte à coopérer avec la portée d'appui ( 14) lors du mouvement de la bielle lorsque la bielle a parcouru une fraction souhaitée de sa course, et des moyens de commande ( 16, 17, 19) pour déplacer la butée ( 18) et l'amener dans une position correspondant à un débit souhaité de la pompe. Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que la portée d'appui ( 14) est supportée par la glissière à l'extrémité libre de celle-ci et dans le prolongement de la bielle. 6 Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que la portée d'appui constitue une butée de déplacement pour le palier coulissant. 7 Pompe selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les moyens de rappel élastique prennent appui sur la portée d'appui. 8 Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que la glissière comprend deux tiges de glissière ( 11) supportée par la bielle dans le prolongement de celle-ci, en ce que la portée d'appui ( 14) est une pièce rigide s'étendant transversalement à la bielle ( 5) et fixée aux extrémités libres respectives des deux tiges de glis- sière ( 11), en ce que le palier coulissant ( 10) est bridé ( 13) à libre coulissement sur les deux tiges de glissière ( 11), et en ce que les moyens de rappel élastique comprennent deux ressorts en hélice ( 15) entourant respec- tivement les deux tiges de glissière ( 11) et interposés entre le palier ( 10) et la portée d'appui ( 14). 9 Pompe selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que les moyens de commande de la butée mobile comprennent une tige filetée ( 16) tournant dans un alésage fileté ( 17) fixe, l'extrémité de la tige filetée constituant ou supportant la butée ( 18). Pompe selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de blocage ( 20) aptes à bloquer la tige filetée ( 16) dans toute position axiale souhaitée.