Brevet FR2714121A1 — publié le 19950623

l " Unité de refoulement du carburant provenant d'un réservoir de stockage à un moteur à combustion in- terne " Etat de la technique: L'invention a pour objet une unité servant à re- fouler du carburant provenant d'un réservoir de stockage à un moteur à combustion interne, comportant: - une roue mobile tournant dans une chambre de pompe et portant à sa périphérie un certain nombre d'aubes lo dirigées radialement vers l'extérieur, - au moins un canal de refoulement ouvert du côté de la roue, situé dans les parois frontales de la chambre délimitant en direction axiale dans la zone des aubes, le long de la roue, la chambre de la pompe, ce canal, en forme d'une partie d'un anneau, centré sur l'axe de la roue, s'étendant d'un orifice d'entrée dans la chambre de pompe à un orifice de sortie de cette chambre et le long de son parcours entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sor- tie présentant une section de passage différente. 20.Dans une telle unité, connue par le brevet amé- ricain US 4 591 311, un moteur électrique entraîne la roue mobile d'une pompe refoulante de type centrifuge. La roue mobile tournant dans une chambre cylindrique de pompage présente une couronne d'aubes montées sur ses deux faces frontales et espacées les unes des autres dans le sens pé- riphérique. Dans les parois délimitant frontalement la chambre de pompage au niveau des extrémités des aubes si- tuées près de l'axe, sont disposés des canaux de refoule- ment en forme d'anneaux entourant l'axe de rotation de la roue, qui relient deux orifices de la chambre de pompage, l'un à l'entrée, l'autre à la sortie, le premier formé dans une première paroi de la chambre étant situé dans un cou- vercle d'aspiration obturant la pompe, le second dans une seconde paroi de la chambre constituée par un couvercle in- termédiaire situé du côté du moteur d'entraînement. Ainsi, pendant le fonctionnement de cette pompe connue, le carbu- rant est aspiré dans la chambre de pompage à travers l'ori- fice d'entrée et poussé à travers le canal de refoulement avec élévation de pression du carburant due à l'échange des quantités de mouvement entre le carburant accélère dans la roue et le carburant circulant dans le canal de refoule- ment, jusqu'à l'orifice de sortie d'o il est conduit au moteur à alimenter. Afin de permettre, même à du carburant aspiré contenant une forte quantité de bulles gazeuses, en parti- culier du carburant chaud, de circuler en quantité néces- saire, sans étranglement, dans le canal de refoulement, celui-ci, dans cette pompe connue, présente, à son extrémi- té recouvrant l'orifice d'entrée, une section plus forte qui, à la suite de l'orifice d'entrée passe, au moyen d'un seuil, à une section plus réduite, restant constante sur un espace angulaire de 70 . A la suite de cette zone cons- tante, un nouveau seuil réduit encore la section du canal de refoulement qui reste alors constante jusqu'au niveau de l'orifice de sortie. Pour évacuer les bulles de gaz conte- nues dans le canal de refoulement, il est prévu un alésage de dégazage reliée à une chambre à basse pression et débou- chant dans la première zone à section constante du canal de refoulement, non loin du deuxième seuil. L'unité refoulante connue présente toutefois l'inconvénient que les bulles de gaz aspirées dans le canal de refoulement ne peuvent pas être entièrement désagrégées ou évacuées à travers le alésage de dégazage et que de ce fait la caractéristique de refoulement, en particulier avec du carburant chaud, est influencée défavorablement et le rendement de la pompe est réduit. L'invention est caractérisée en ce que la section du canal de refoulement depuis son extrémité recouvrant l'orifice d'entrée et en direction de l'extrémité de sor- tie, présente tout d'abord sur un secteur d'amplitude angu- laire donnée, une réduction de section créant un canal de compression de section donnée, qui se poursuit, avec la même section, jusqu'à l'extrémité du canal de refoulement recouvrant l'orifice de sortie. Avantages de l'invention: L'unité de refoulement de carburant selon l'in- vention, par contre, présente l'avantage que le carburant circulant dans le canal de refoulement, dans la zone à ré- trécissement continu de la section associée à l'élévation de pression du liquide qui en résulte, se trouve comprimé régulièrement, de sorte que les bulles de gaz présentes peuvent être détruites rapidement et sûrement. La réduction continue de la section du canal de refoulement a, par rap- port à la pompe connue, l'avantage que du fait de la des- truction des bulles gazeuses, c'est-à-dire des inclusions d'air, on a besoin d'un moindre volume de carburant, ce qui évite l'apparition renouvelée de volumes creux du fait d'un volume mort inutilisé dans le canal. Il est à ce pro- pos particulièrement avantageux de disposer le canal de compression affecté à la réduction de section dans une zone présentant une amplitude angulaire de 90 à 130 , avec ré- duction de la section du canal d'un facteur 2 2 l'ensemble du canal de refoulement s'étendant sur environ 330 autour de l'axe de la roue. Ce degré de réduction de la section correspond au volume de carburant se trouvant d'une part à l'orifice d'entrée et sous faible pression, d'autre part sous pression plus élevée à l'extrémité du canal de com- pression. Ainsi les volumes morts peuvent sûrement être éliminés, la partie du canal de refoulement qui s'étend à la suite du canal de refoulement à section constante, au canal de compression doit garantir alors simplement le pas- sage sans obstacle du carburant liquide. La section du canal de compression peut être ré- duite selon une fonction linéaire ou progressive, la réduc- tion linéaire étant réalisée avantageusement en réduisant la profondeur du canal. Le passage à la partie du canal de refoulement conservant une section constante se produit sous la forme d'un léger seuil, précédé par un alésage de dégazage. La réduction progressive de la section est réali- sée avantageusement en réduisant en continu la profondeur et la largeur du canal, avec passage sans discontinuité à la section constante du canal de refoulement. Alors, du fait de la disparition certaine des bulles de gaz, on peut supprimer l'alésage de dégazage, ce qui a pour avantage d'éliminer toute fuite de carburant à travers cet alésage et par conséquent d'accroître le rendement de la pompe. Afin toutefois, lors du démarrage de l'unité avec du carbu- rant chaud, de pouvoir sûrement éliminer les bulles de gaz présentes dans la pompe, on déplace les alésages de déga- zage pour l'amener dans la bande subsistant entre l'orifice d'entrée à l'orifice de sortie. Pour s'adapter aux différents modes de réalisa- tion de roues mobiles de pompes ou de canaux, la configura- tion du canal de compression pour les types de pompe comportant un étranglement du circuit de trop plein entre les canaux de refoulement situés dans les parois de la chambre, est limitée au canal comportant l'orifice d'en- trée, afin d'éviter de créer de nouveaux volumes morts dans le canal situé en face. Pour les types de pompes dans les- quelles le carburant pénétrant par l'orifice d'entrée passe sans étranglement dans le canal de refoulement opposé, on prévoit un canal de compression dans chacun des canaux de refoulement disposés dans les parois frontales opposées. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - la section du canal de compression, à son ex- trémité recouvrant l'orifice d'entrée, est au moins deux fois plus importante que sa section à l'extrémité du canal de refoulement subsistant à l'opposé de l'orifice d'entrée; - dans l'extrémité du canal de compression située à l'opposé de l'orifice d'entrée, débouche un alésage de dégazage relié à une chambre à basse pression; - aux extrémités, côté entrée et côté sortie, du canal de refoulement subsiste dans le couvercle d'aspira- tion, à la hauteur des aubes de la roue une barrette dans laquelle est percé le alésage de dégazage relié à la cham- bre à basse pression;. - il subsiste entre la face périphérique externe de la roue et la paroi de la chambre de pompe une section de trop-plein qui permet au carburant de passer à peu près sans étranglement du canal de refoulement comportant l'ori- fice d'entrée et pratiqué dans une première paroi de la chambre, au canal de refoulement, symétrique, pratiqué dans la seconde paroi de chambre et comportant l'orifice de sor- tie, chacun de ces deux canaux de refoulement disposés sy- métriquement comprenant un canal de compression; - les extrémités, situées vers l'extérieur, des aubes de la roue sont reliée par un anneau entourant la roue, tandis que les anneaux de refoulement situés au ni- veau des extrémités libres des aubes dans les parois de la chambre de pompe sont reliées hydrauliquement par un pas- sage de faible section dans la roue,seul le canal de re- foulement comportant l'orifice d'entrée étant équipé d'un canal de compression; - les extrémités, situées vers l'extérieur, des aubes de la roue sont reliées par un anneau entourant la roue, tandis que les canaux de refoulement situés au niveau des extrémités libres des aubes dans les parois de la cham- bre de pompe sont reliées hydrauliquement par un passage de faible section dans la roue, les deux canaux de refoule- ment, se faisant face, étant équipés chacun d'un canal de compression. Dessins: Deux exemples de réalisation de l'unité, objet de l'invention, servant à alimenter un moteur à combustion in- terne à partir d'un réservoir de carburant sont représentés par les dessins annexés et décrits plus en détail ci-après. - la figure 1 montre une unité de refoulement de carburant, avec vue en coupe longitudinale de la pompe. - les figures 2 et 3 représentent un premier exemple de réalisation, avec canal à section décroissant linéairement, selon deux vues. - les figures 4 et 5 représentent un second exem- ple de réalisation du canal de compression, à section dé- croissant progressivement, selon deux vues. - les figures 6 et 7 sont des vues agrandies de parties de la figure 1, montrant la configuration du canal de compression, pour une roue fermée et pour une roue ou- verte. Description des exemples de réalisation: L'unité 1 représentée par la figure 1 sert à re- fouler du carburant provenant d'un réservoir d'alimentation non représenté pour l'envoyer à un moteur à combustion in- terne, également non représenté, d'une automobile. A cette fin, l'ensemble 1 comprend une pompe refoulante 3 de type centrifuge dont la roue mobile 7 portant un certain nombre d'aubes radiales 5 dirigées vers l'extérieur est entraînée en rotation par un moteur électrique non représenté, par l'intermédiaire d'un arbre 9. La roue 7 périphérique, de préférence cylindrique circulaire est logée dans une cham- bre 11 de la pompe, délimitée des deux côtés selon l'axe de la roue par des parois frontales dont la première 13 est disposée sur un capot d'aspiration 12 obturant la pompe 3 vers l'extérieur tandis que la seconde paroi 16 de la pompe est montée sur un couvercle intermédiaire 14 délimitant la pompe du côté du moteur. Dans chacune des parois 13 à 16 de la chambre de la pompe, il est prévu un évidement ayant la forme d'un arc de cercle de 300 centré sur l'axe de la roue 7, constituant un canal de refoulement qui fait commu- niquer un orifice d'entrée 19 situé à une de ses extrémités et relié à une tubulure d'aspiration 17 située sur le cou- vercle 12, à un orifice de sortie 21 situé à son autre ex- trémité, dans le couvercle intermédiaire 14, de sorte que le carburant sortant du canal de refoulement poursuit sa course en traversant l'ensemble 1 et en sortant par une tu- bulure sous pression 23. La figure 2 montre le tracé du canal de refoule- ment 15 dans le couvercle d'aspiration 12. Le canal 15, ainsi que le montre la figure 3 représentant une coupe se- lon les flèches de la figure 2, présente au niveau de l'orifice d'entrée 19 une section transversale agrandie, matérialisée dans le premier exemple de réalisation repré- senté par les figures 2 et 3, par une augmentation de la profondeur du canal se trouvant dans le couvercle d'aspira- tion. Cette section est environ deux fois plus importante que la section usuelle du canal de refoulement, au niveau de l'orifice de sortie 21. Cette grande section à l'extrémité, côté entrée, du canal de refoulement 15 est ainsi conçue de sorte que, à des températures et des pressions relativement faibles, le carburant contenant une forte proportion de bulles gazeuses peut encore être aspiré en quantité suffisante, sans étran- glement, dans le canal de refoulement 15. La section de ce canal 15 va se réduisant conti- nuellement, depuis son extrémité d'entrée jusqu'à son ex- trémité de sortie et forme dans cette partie un canal de compression 25 qui occupe un secteur angulaire de 90 à 130 , à partir de l'extrémité d'entrée. Cette réduction continue de la section du canal de compression 25, faisant partie du canal de refoulement 15 est obtenue, dans le pre- mier exemple de réalisation par une diminution linéaire de la profondeur T du canal, sa largeur B restant constante. A son extrémité opposée à l'orifice d'entrée 19, la section du canal de compression 19 a atteint par réduction la di- mension de la partie restante du canal de refoulement par laquelle il se poursuit au delà du passage 27, précédé en amont par un alésage de dégazage 29 en provenance d'une chambre à basse pression, et débouchant dans la chambre 11 de la pompe, à travers le canal de compression 25. Ainsi, le passage 27 du canal de compression 25 au reste du canal de refoulement 15 peut s'effectuer à section constante ou avec discontinuité. Si du carburant comportant une forte teneur en bulles gazeuses est refoulé dans le canal de compression , sa pression s'élève constamment, ce qui a pour effet de réduire la teneur en bulles gazeuses jusqu'à ce qu'au ni- veau du passage 27 la pression du carburant se soit accrue au point de comprimer toutes les bulles de gaz, la section du canal de refoulement 15 assurant simplement le passage du carburant liquide, de sorte que la réduction continue de la section du canal de compression 25 prend en compte le moindre besoin d'espace pour le carburant lorsque la pres- sion diminue. Les bulles gazeuses subsistant éventuellement, en particulier lors d'un démarrage à chaud de l'unité 1, sont totalement évacuées par l'alésage de dégazage 29 situé à l'extrémité du canal de compression 25. Le second exemple de réalisation représenté par les figures 4 et 5, analogues aux figures 2 et 3, diffère du premier exemple seulement en ce qui concerne la réalisa- tion de la réduction continue de la section du canal de compression 25 et la disposition de l'alésage de dégazage 29. En fait, la section du canal de compression 25 se rétrécit par une diminution progressive de la largeur du canal 13 et la profondeur T du canal, tandis que le passage du canal de compression 25 est exécuté en continu dans la zone du canal de refoulement 11 dans une section constante. Avec cette configuration de la section du canal de compression 25, les bulles de gaz traversant ce canal peuvent être éliminées avec certitude, de sorte que le alé- sage de dégazage 29 nécessaire au démarrage de l'unité 1 peut être supprimé dans le second exemple de réalisation, dans la branche 31 reliant l'orifice d'entrée 19 et l'ori- fice de sortie 21. Ainsi, le second exemple de réalisation présente l'avantage de continuer à assurer un bon écoulement du car- burant dans le canal de refoulement 15, malgré une réduc- tion la plus forte possible de la section du canal. Dans la partie de la figure 1, représentée agran- die par la figure 6, la roue 7 comporte un anneau 33 déli- mitant les extrémités radiales des aubes 5 et obturant radialement la roue 7. Le canal de refoulement 15 se situe donc seulement dans la zone des extrémités libres des au- bes, la chambre 35 qui forment entre elles les aubes 5 sont limitées, du côté de l'axe de la roue, par deux surfaces cylindriques concaves 37 se coupant au milieu de la largeur de la roue. Ainsi la roue 7 n'offre qu'une section de pas- sage faible au carburant passant du canal de refoulement 15 situé avec son orifice d'entrée dans le couvercle d'aspira- tion 12 au canal de refoulement 15 situé avec son orifice de sortie 19 dans le couvercle intermédiaire 14. Pour évi- ter l'apparition de volumes morts dans le canal 15 du cou- vercle intermédiaire 14, à la suite d'un remplissage lent en carburant, le canal de compression 25 n'est prévu que sur le canal de refoulement 15 logé dans le couvercle d'as- piration 12. En alternative, si la section de passage de la roue 7 est prévue suffisamment grande pour que le carburant pénétrant par l'orifice d'entrée 19 dans le canal de refou- lement 15 du couvercle d'aspiration 12 puisse passer sans subir d'étranglement au niveau de la roue 7 dans le canal de refoulement 15 du couvercle intermédiaire, on peut éga- lement prévoir dans ce dernier canal un canal de compres- sion 25, situé à l'opposé du canal de compression porté par le couvercle d'aspiration 12. Par rapport à la figure 6, la roue ouverte 7 re- présentée par la figure 7 comporte en plus une section de trop-plein entre son extrémité radiale et la paroi de la chambre de la pompe, à travers laquelle le carburant en- trant par l'orifice 19 dans la chambre 11 peut passer sans étranglement et rapidement du canal de refoulement 15 du couvercle d'aspiration 12 dans le canal de refoulement 15 du couvercle intermédiaire 14, de sorte que les deux canaux se trouvent également remplis, raison pour laquelle les deux canaux de compression 25 des canaux de refoulement 15 sont disposés l'un en face de l'autre symétriquement. Il R E V E N D I C A T IONS 1 ) Unité de refoulement du carburant provenant d'un réservoir de stockage à un moteur à combustion in- terne, comportant: - une roue mobile (7) tournant dans une chambre de pompe (11) et portant à sa périphérie un certain nombre d'aubes (5) dirigées radialement vers l'extérieur, - au moins un canal de refoulement (15) ouvert du côté de la roue (7), situé dans les parois frontales (13, 16) de la chambre délimitant en direction axiale dans la zone des aubes (5), le long de la roue (7), la chambre (11) de la pompe, ce canal, en forme d'une partie d'un anneau, centré sur l'axe de la roue (7), s'étendant d'un orifice d'entrée (19) dans la chambre de pompe (11) à un orifice de sortie (21) de cette chambre et le long de son parcours en- tre l'orifice d'entrée (19) et l'orifice de sortie (21) présentant une section de passage différente, caractérisée en ce que la section du canal de refoulement (15) depuis son extrémité recouvrant l'orifice d'entrée (19) et en di- rection de l'extrémité de sortie, présente tout d'abord sur un secteur d'amplitude angulaire donnée, une réduction de section créant un canal de compression (25) de section don- née, qui se poursuit, avec la même section, jusqu'à l'ex- trémité du canal de refoulement (15) recouvrant l'orifice de sortie (21). 2 ) Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal de compression (15) débutant à l'extré- mité d'entrée du canal de refoulement (15), s'étend de pré- férence sur un secteur angulaire de 90 à 130 , en direction de l'orifice de sortie (21), l'ensemble du canal de refou- lement (15) s'étendant sur environ 300 autour de l'axe de la roue (7). 3 ) Unité selon la revendication 1 ou 2, caracté- risée en ce que la section du canal de compression (25), à son extrémité recouvrant l'orifice d'entrée (19), est au moins deux fois plus importante que sa section à l'extrémi- té du canal de refoulement (15) subsistant à l'opposé de l'orifice d'entrée (19). 4 ) Unité selon l'un quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que la section du canal de compression (25) diminue par réduction linéaire de sa pro- fondeur (T), mesurée perpendiculairement à la paroi de la chambre. ) Unité selon la revendication 4, caractérisée en ce que le canal de compression (25) se poursuit, au-delà d'un passage (27) ayant de préférence la forme d'un seuil, par la partie à section constante du canal de refoulement (15). 6 ) Unité selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que la section du canal de compression (25) diminue par réduction progressive de la profondeur (T) et de la longueur (B) du canal, en direction de la partie restante du canal de refoulement (15), jusqu'à atteindre la section voulue, conservée ensuite dans la par- tie restante. 7 ) Unité selon la revendication 4 ou 5, caracté- risée en ce que dans l'extrémité du canal de compression située à l'opposé de l'orifice d'entrée (19), débouche un alésage de dégazage relié à une chambre à basse pression. 8 ) Unité selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'aux extrémités, côté entrée et côté sortie, du ca- nal de refoulement (15), subsiste dans le couvercle d'aspi- ration (12), à la hauteur des aubes (5) de la roue (7) une barrette (31) dans laquelle est percé le alésage de déga- zage (29) relié à la chambre à basse pression. 9 ) Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il subsiste entre la face périphérique externe de la roue (7) et la paroi de la chambre de pompe (11) une section de trop-plein qui permet au carburant de passer à peu près sans étranglement du canal de refoulement (15) comportant l'orifice d'entrée (19) et pratiqué dans une première paroi (13) de la chambre, au canal de refoulement (15), symétrique, pratiqué dans la seconde paroi (16) de chambre et comportant l'orifice de sortie, chacun de ces deux canaux de refoulement (15) disposés symétriquement comprenant un canal de compression (25). ) Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités, situées vers l'extérieur, des au- bes (5) de la roue (7) sont reliée par un anneau (33) en- tourant la roue, tandis que les anneaux de refoulement (15) situés au niveau des extrémités libres des aubes dans les parois (13, 16) de la chambre de pompe sont reliées hydrau- liquement par un passage de faible section dans la roue (7), seul le canal de refoulement (15) comportant l'orifice d'entrée (19) étant équipé d'un canal de compression (25). 11 ) Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités, situées vers l'extérieur, des au- bes (5) de la roue (7) sont reliées par un anneau (33) en- tourant la roue, tandis que les canaux de refoulement (15) situés au niveau des extrémités libres des aubes dans les parois (13, 16) de la chambre de pompe sont reliées hydrau- liquement par un passage de faible section dans la roue (7), les deux canaux de refoulement (15), se faisant face, étant équipés chacun d'un canal de compression (25).