Brevet FR2712935A1 — publié le 19950602

" Pompe tourbillonnaire notamment pour l'alimentation en carburant du moteur à combustion interne d'un véhicule,. Etat de la technique: L'invention concerne une pompe tourbillonnaire, notamment pour l'alimentation en carburant du moteur à com- bustion interne d'un véhicule à partir du réservoir, pompe comportant un rotor cylindrique circulaire tournant dans une chambre de pompe et qui comporte une couronne se termi- nant au moins au niveau de l'une de ses surfaces frontales et comprenant des pales réparties écartées dans la direc- tion périphérique du rotor, les surfaces frontales des pa- les tournées dans la direction périphérique délimitant chaque fois une chambre de pales entre deux pales voisines et au moins une cavité dans les faces frontales des parois de la chambre de pompe, cette cavité en forme de partie d'anneau étant réalisée autour de l'axe de rotation du ro- tor au niveau des chambres des pales, cette cavité formant avec le rotor un canal de transfert allant d'un orifice d'entrée à une extrémité jusqu'à un orifice de sortie à l'autre extrémité. On connaît déjà une telle pompe tourbillonnaire selon le document DE-OS 40 20 521. Dans cette pompe, un mo- teur électrique entraîne un organe rotatif dans une chambre de pompe d'une pompe d'alimentation. L'organe d'entrai- nement est un rotor cylindrique circulaire portant une cou- ronne de pales dont les deux surfaces frontales dirigées axialement sont écartées dans la direction périphérique du rotor, les extrémités radialement extérieures étant reliées par un anneau périphérique. Les parois de la chambre de pompe qui rejoi- gnent le rotor sur ses deux faces frontales axiales ont, au niveau des pales, des cavités en forme de parties d'anneau qui entourent l'axe de rotation du rotor. Ces cavités for- ment un canal de transfert avec le rotor et ce canal va d'un orifice d'entrée dans la chambre de pompe jusqu'à un orifice de sortie; pendant le fonctionnement de la pompe d'alimentation, le carburant est aspiré par les pales du rotor par l'orifice d'entrée à partir du réservoir pour ar- river dans le canal d'alimentation. Dans le canal le carbu- rant est accéléré et sa pression augmente, puis au niveau de l'orifice de sortie il quitte la pompe pour alimenter le moteur à combustion interne. Cette pompe tourbillonnaire connue a l'incon- vénient que les arêtes des bords délimitant les pales sont vives et au niveau de ces arêtes il peut y avoir rupture et formation d'un tourbillon dans le carburant circulant, lorsqu'il sort de la zone des pales et passe dans le canal d'alimentation ainsi que lors d'une nouvelle arrivée de carburant du canal de transfert dans la zone des pales. Dans de tels tourbillons, au niveau des arêtes de décro- chage il y a des zones de dépression à cause des vitesses d'écoulement différentes. Dans ces zones, notamment lorsque le carburant est chauffé, la pression passe en dessous de la pression de vapeur du carburant et il se forme des cavi- tés (bulles de gaz) qui non seulement détériorent le rende- ment global de la pompe mais également provoquent des endommagements par effet de cavitation et génèrent du bruit. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet une pompe tour- billonnaire correspondant au type défini ci-dessus, carac- térisée en ce qu'entre les faces frontales des pales et les surfaces des pales perpendiculaires à celles-ci en s'écartant dans la direction libre axiale et/ou radiale, les arêtes de pales ou des parties de celles-ci sont arron- dies ou munies d'un congé. La pompe tourbillonnaire selon l'invention of- fre l'avantage que par une forme favorable sur le plan fluidique, au niveau des arêtes des pales, la veine de car- burant est déviée progressivement à la sortie du carburant de la zone des pales et à son entrée dans le canal de transfert ou inversement. On réduit ainsi les décrochages dans l'écoulement et les tourbillons provoqués par de trop fortes accélérations. Cela se traduit notamment lors du transfert de carburant chaud, par une réduction des zones de dépression dans lesquelles les bulles de gaz risquent de se multiplier. Cela améliore le rendement de la pompe, no- tamment pour du carburant chaud et réduit en outre les in- cidents par cavitation. Cette mise en forme avantageuse des bords de pales sur le plan fluidique est obtenue avantageu- sement de manière simple en réalisant les arêtes comme des rayons avec des congés dont les dimensions dépassent signi- ficativement celles du congé le plus grand possible sur le plan de la fabrication. Il est ainsi possible de munir à la fois certaines arêtes de pales fortement balayées par le fluide ou des parties de celles-ci ou l'ensemble des arêtes de pales avec un rayon et/ou un congé. La combinaison de congés ou de rayons sur les arêtes des pales au niveau de leurs faces avant, selon le sens de rotation du rotor, s'est avérée intéressante dans une zone radialement à l'extérieur ainsi que sur le côté arrière dans le sens déplacement des pales, dans une zone radialement intérieure. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de deux exemples de réali- sation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: La figure 1 montre une unité d'alimentation en carburant avec une pompe tourbillonnaire représentée en coupe longitudinale. La figure 2 montre un rotor fermé selon la fi- gure 1 à échelle agrandie. La figure 3 montre un détail à échelle agrandie du rotor fermé. La figure 4 montre différents modes de réalisa- tion de congés et de rayons sur les arêtes de pales du ro- tor fermé. La figure 5 montre un rotor ouvert de la pompe tourbillonnaire. La figure 6 montre différentes possibilités de réalisation des rayons ou congés sur les arêtes de pales d'un rotor ouvert. Description des exemples de réalisation: Un ensemble 1 représenté à la figure 1 sert à l'alimentation en carburant, à partir d'un réservoir non représenté d'un moteur à combustion interne, également non représenté, d'un véhicule automobile. Pour cela, l'ensemble d'alimentation 1 comprend une pompe d'alimentation en forme de pompe tourbillonnaire 3 dont le rotor 5 muni de pales 23 est entraîné en rotation par un moteur électrique, non re- présenté par l'intermédiaire d'un arbre 7. Le rotor circu- laire 5, de préférence cylindrique, est logé dans une chambre de pompe 9 qui est délimitée de part et d'autre, dans la direction axiale du rotor 5, par les parois fronta- les 11 de la chambre de pompe. Dans chaque paroi, il y a une cavité entourant l'axe du rotor 5 suivant une partie d'anneau. Avec le rotor 5 cette paroi forme un canal d'alimentation 13 reliant un orifice d'entrée 17, relié à un ajutage d'entrée 15, à un orifice de sortie 19 à l'autre extrémité. Le carburant sortant du canal d'alimentation 13 traverse par la suite l'ensemble d'entraînement 1 pour en sortir par l'ajutage de pression 21. Le rotor 5 représenté à échelle agrandie à la figure 2 comporte une couronne de pales 23, réparties écar- tées en direction de la périphérique du rotor 5. Ces pales se terminent au niveau de la surface frontale axiale du ro- tor 5 à la hauteur du canal d'alimentation 13. Les pales 23, représentées une nouvelle fois agrandies à la figure 3, et leurs surfaces frontales 25 disposées chacune entre deux pales voisines 23, dirigées dans la direction périphérique, forment à chaque fois une chambre de pales 27. Cette cham- bre est délimitée dans la direction de l'axe du rotor seu- lement par deux surfaces enveloppe cylindriques 26, concaves, qui se coupent au milieu de la largeur du rotor de sorte que l'on a chaque fois deux chambres de pales, sy- métriques par rapport au plan médian du rotor 5. Le rotor 5 représenté aux figures 1 à 3 est un rotor fermé dont les chambres 27 sont délimitées dans la direction radiale par un anneau périphérique 29 venant sur les extrémités radia- lement à l'extérieur des pales 23. Pour permettre, pendant le fonctionnement de l'ensemble d'alimentation 1, un passage alternatif du car- burant entre les cavités du canal de transfert 13 et les chambres de pales 27 selon un écoulement fluidique aussi avantageux que possible, les bords 32 ou parties des bords 32 des pales 23 (ou des chambres de pales 27) sont munis d'un arrondi ou d'un congé au passage entre les surfaces frontales 25 des pales 23 vers la face frontale axiale du rotor 5 dans le cas des figures 1 à 4 et en plus vers la face frontale radiale du rotor 5 dans le cas des figures 5 et 6. La situation des arrondis ou congés des arêtes de pales 32 apparaît plus précisément aux figures 4 et 6 qui représentent respectivement un détail du rotor 5 de la figure 2 et de celui de la figure 5. Le rotor 5 de la figure 5 est un rotor ouvert dont les chambres de pales 27, apparaissant sur le rotor de la figure 2, ne sont pas fermées radialement à l'extérieur par un anneau périphérique, le reste de leur construction correspondant par ailleurs au rotor décrit à la figure 2. La figure 4 montre un premier exemple de réali- sation de la structure des arêtes des pales du rotor fermé 5. Les congés et/ou rayons 34, 36 prévus sur les arêtes 32 des pales dépassent de l'ordre de 0,05 mm ceux des outils usuels. Ces arêtes présentent aussi un arrondi dont le rayon est supérieur à 0,05 mm ou un congé dont la largeur est supérieure à 0,05 nmm. Les congés 34 ou rayons 36 sont réalisés dans une zone radialement à l'extérieur sur les faces avant 38 des pales 23 selon la direction de circula- tion du rotor 5 pour donner à l'entrée du carburant dans la chambre de pales 27 une forme aussi avantageuse que possi- ble pour l'écoulement. Les congés ou rayons 34, 36 prévus sur les côtés arrière 40 des pales 23, opposés à la direc- tion de rotation du rotor, sont conçus aussi avantageuse- ment que possible sur le plan fluidique, de préférence dans une zone radialement à l'intérieur pour faciliter le pas- sage du carburant qui sort à cet endroit de la chambre de pales 27. En plus de la disposition décalée ainsi décrite des congés 34 ou rayons 36, il est également possible de manière simple de les réaliser sur toute la longueur des arêtes des pales; on peut alors avoir des congés ou rayons de dimensions fixes ou variables. L'exemple de réalisation de la forme de l'arête d'une pale selon la figure 6 sur un rotor ouvert 5 com- porte, en plus des possibilités de réalisation évoquées à la figure 4 pour les arêtes de pales, en direction de la paroi frontale axiale du rotor 5 il y a également la possi- bilité de munir les arêtes de pales 32 d'un congé 34 ou d'un rayon 36 du côté tourné vers la surface frontale ra- diale du rotor 5. Le congé (ou rayon 36) prévu à la figure 4 sur l'arête frontale des pales 23 du rotor tournées ra- dialement vers l'extérieur, est de préférence analogue, sur l'arête avant 32 des pales 23 tournées dans le sens de ro- tation du rotor 5. La structure des arêtes de pales 32 selon l'invention est ainsi obtenue de manière simple par une dé- viation progressive de l'écoulement du carburant en circu- lation entre les chambres à pales 27 et le canal de transfert 13 ce qui évite des zones de dépression et un dé- lO crochage de la veine d'écoulement. Cette amélioration de l'écoulement peut déjà s'obtenir si certaines arêtes de pa- les ou parties de ces arêtes, fortement balayées par le fluide comportent un congé ou un arrondi et une combinaison entre arrondi et le congé est également possible sur les arêtes des pales. R E V E N D I C A T ION S 1) Pompe tourbillonnaire, notamment pour l'alimentation en carburant du moteur à combustion interne d'un véhicule à partir du réservoir, pompe comportant un rotor (5) cylindrique circulaire tournant dans une chambre de pompe (9) et qui comporte une couronne se terminant au moins au niveau de l'une de ses surfaces frontales et com- prenant des pales (23) réparties écartées dans la direction périphérique du rotor (5), les surfaces frontales (25) des pales tournées dans la direction périphérique délimitant chaque fois une chambre de pales (27) entre deux pales voi- sines (23) et au moins une cavité dans les faces frontales des parois (11) de la chambre de pompe, cette cavité en forme de partie d'anneau étant réalisée autour de l'axe de rotation du rotor (5) au niveau des chambres des pales (27), cette cavité formant avec le rotor (5) un canal de transfert (13) allant d'un orifice d'entrée (17) à une ex- trémité jusqu'à un orifice de sortie (19) à l'autre extré- mité, pompe caractérisée en ce qu'entre les faces frontales (25) des pales (23) et les surfaces des pales perpendicu- laires à celles-ci en s'écartant dans la direction libre axiale et/ou radiale, les arêtes de pales (32) ou des par- ties de celles-ci sont arrondies ou munies d'un congé. 2) Pompe tourbillonnaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rayon de l'arrondi (35) des arêtes de pales (32) est supérieur à 0,05 mm. 3) Pompe tourbillonnaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur du congé (34) est su- périeure à 0,05 mm. 4) Pompe tourbillonnaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les arrondis (36) ou les congés (34) des arêtes (32) des faces avant (38) des pales (23) selon le sens de rotation du rotor (5) sont prévus dans une zone radiale extérieure alors qu'ils sont prévus dans une zone radialement extérieure sur les faces arrière (40) des pales (23), tournées dans le sens opposé du sens de rota- tion du rotor (5).