Brevet FR2716699A1 — publié le 19950901

" Ensemble pour refouler du carburant à partir d'un réser- voir vers un moteur à combustion interne " La présente invention concerne un ensemble pour refouler du carburant à partir d'un réservoir vers un mo- teur à combustion interne, avec une roue à aubes en forme de disque tournant dans une chambre de pompe et sur le pourtour de laquelle est disposée une multiplicité d'aubes s'étendant radialement vers l'extérieur, la chambre de pompe étant limitée du côté frontal par une paroi de cham- bre de pompe adjacente axialement à la roue à aubes, paroi dans laquelle un canal de refoulement ouvert en direction de la roue à aubes est disposé dans la zone des aubes de la roue à aubes en se faisant vis-à- vis l'un l'autre, canal de refoulement qui s'étend à partir de la chambre de pompe, par l'intermédiaire d'un anneau partiel autour de l'axe de la roue à aubes, depuis d'un orifice d'entrée, disposé dans une première paroi de chambre de pompe, jusqu'à un orifice de sortie disposé dans une deuxième paroi de chambre de pompe Dans le cas d'un ensemble de refoulement connu par le brevet US 4 403 910 un moteur électrique d'entraîne- ment entraîne en rotation la roue à aubes d'une pompe de refoulement. La roue à aubes, en forme de disque, tournant dans une chambre de pompe cylindrique présente dans ce cas une couronne d'aubes se terminant sur ses deux faces fron- tales, orientées axialement, disposées dans le sens péri- phérique de la roue à aubes à une certaine distance les unes des autres. Dans les parois de chambre délimitant du côté frontal la chambre de pompe, on a disposé des canaux de refoulement s'étendant dans la hauteur des extrémités d'aubes orientées axialement en forme d'anneau partiel au- tour de l'axe de rotation de la roue à aubes, canaux de re- foulement qui mènent d'un orifice d'entrée à un orifice de sortie de la chambre de pompe, l'orifice d'entrée étant disposé dans une première paroi de chambre formée par un couvercle d'aspiration fermant la pompe, et l'orifice de sortie étant disposé dans une deuxième paroi de chambre fermée par un carter intermédiaire par rapport au moteur électrique d'entraînement. Dans ce cas, pendant le fonctionnement de la pompe de refoulement connue, on aspire le carburant via l'orifice d'entrée dans la chambre de pompe et ensuite, via le canal de refoulement, on refoule le carburant vers l'orifice de sortie en augmentant la pression du carburant par suite de l'échange d'impulsion entre le carburant accé- léré dans la roue à aubes et le carburant tournant dans le canal de refoulement, à partir de quoi on le fait aller au moteur à combustion interne à alimenter. Pour permettre aussi dans ce cas, quand on a dans le carburant aspiré une proportion élevée de bulles de gaz, en particulier quand le carburant est très chaud, un écoulement d'entrée non étran- glé de la quantité de carburant nécessaire dans le canal de refoulement, le canal de refoulement de la pompe de refou- lement de carburant connue présente à son extrémité recou- vrant l'orifice d'entrée une section transversale agrandie. Cet agrandissement de la section transversale du canal de refoulement est dans ce cas prévu aussi bien sur le canal de refoulement présentant l'orifice d'entrée de la chambre de pompe dans le couvercle d'aspiration, que sur le canal de refoulement situé en regard dans le carter intermé- diaire. Ceci a toutefois l'inconvénient qu'en particulier dans le cas des pompes de refoulement ayant une faible sec- tion hydraulique transversale de passage entre les canaux de refoulement dans la zone de l'orifice d'entrée, le canal de refoulement présentant l'orifice de sortie est mal rem- pli dans la zone de l'orifice d'entrée. Dans ce cas, il se produit à cet endroit, par suite du mauvais remplissage du canal, des tourbillonnements et des écoulements en retour du carburant entachés de pertes, qui agissent à l'encontre de l'établissement aussi rapide que possible d'un courant de circulation dans le canal de refoulement et réduisent de cette façon le rendement de la pompe de refoulement ou de tout l'ensemble. Dans ce cas cette dégradation du rende- ment, par suite du remplissage étranglé du second canal de refoulement se produit, outre dans le cas de l'ensemble de refoulement décrit ci- dessus, en particulier dans le cas des pompes de refoulement constituées sous la forme de pom- pes à canaux latéraux dans lesquelles le passage du carbu- rant ne peut avoir lieu du canal de refoulement, qui présente l'orifice d'entrée, vers le canal de refoulement, qui présente l'orifice de sortie, que par l'intermédiaire du système d'aubes sur la roue à aubes, de telle sorte qu'en particulier ces pompes connues à canaux latéraux ne remplissent pas les exigences en ce qui concerne leur ren- dement dans le cas o le carburant est très chaud. Avantages de l'invention: Pour remédier aux inconvénients ci-dessus, l'in- vention concerne un ensemble caractérisé en ce que le canal de refoulement qui comporte l'orifice de sortie présente à son extrémité située à l'opposé de l'orifice de sortie une section transversale petite par rapport à sa section trans- versale à l'extrémité située du côté de l'orifice de sor- tie, disposée dans la zone de l'extrémité des aubes se trouvant radialement à l'extérieur, section transversale qui s'agrandit de façon continue en direction de l'orifice de sortie du parcours du canal de refoulement et se pro- longe de façon constante, après avoir atteint une valeur déterminée, jusqu'à l'extrémité du canal de refoulement qui présente l'orifice de sortie L'ensemble servant à refouler du carburant selon l'invention a l'avantage que le canal de refoulement situé en regard de l'orifice d'entrée présente dans la zone de l'orifice d'entrée une faible section transversale qui s'agrandit d'abord de façon continue en direction de l'ori- fice de sortie et, après avoir atteint une valeur détermi- née de section transversale, se prolonge de façon constante jusqu'à l'orifice de sortie. De cette façon, on a l'assu- rance d'avoir un complet remplissage de ce canal malgré un trop plein étranglé de carburant sur la roue à aubes dans le canal de refoulement présentant l'orifice de sortie, alors qu'on peut éviter de façon sûre la formation d'un tourbillonnement comme d'un courant de retour entaché de pertes en évitant des espaces creux ou des espaces nuisi- bles. Ceci a en outre pour conséquence que l'on peut obtenir par un remplissage sûr et complet de ce canal de refoulement, la formation plus tôt du courant de circula- tion, ce qui a un effet positif, en particulier dans le cas du refoulement de carburant à de hautes températures, sur le rendement de la pompe de refoulement. Dans ce cas, il est particulièrement avantageux de réaliser l'agrandisse- ment de la section transversale du canal de refoulement présentant l'orifice de sortie, au moyen d'une croissance continue de la largeur du canal et de la profondeur du ca- nal. Un autre avantage est obtenu en étendant cet élargissement de la section transversale sur une zone angu- laire d'environ 20 à 60 dans le sens du parcours du canal de refoulement, dans lequel est garanti un remplissage sûr et complet du canal de refoulement, la mesure exacte de l'agrandissement de la section transversale à l'intérieur de cette zone pouvant être ajustée de façon optimale dans ce cas aux exigences correspondantes de la pompe de refou- lement, en particulier en fonction de la section transver- sale de passage sur la roue à aubes. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - l'augmentation de la section transversale a lieu au moyen d'une croissance continue de la profondeur du canal perpendiculaire à la deuxième paroi de chambre de pompe en formant un chanfrein d'entrée avec un angle (alpha) qui résulte de la longueur de la zone de transition de la section transversale et de la différence entre la section transversale du canal de refoulement la plus grande et la plus petite. - la roue à aubes est entraînée en rotation par un moteur électrique d'entraînement disposé à l'intérieur d'un carter commun, moteur qui est délimité par rapport à la pompe de refoulement au moyen d'un carter intermédiaire (14) recevant la seconde paroi de chambre de pompe, cette seconde paroi de chambre de pompe étant reliée en perma- nence, par l'intermédiaire de l'orifice de sortie passant à travers le carter intermédiaire, à une chambre entourant le moteur électrique d'entraînement à l'intérieur du carter. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un ensemble de refoulement de carburant avec une pompe de refoulement, représentée en coupe longitudinale, réalisée sous la forme d'une pompe à canaux latéraux; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne II-II à travers la pompe de refoulement représentée à la figure 1 dans laquelle on a représenté la position et le parcours du canal de refoulement prévu dans le carter intermédiaire; - la figure 3 est une vue agrandie du canal de re- foulement représenté à la figure 2, dans la zone de l'ori- fice d'entrée dans la chambre de pompe; et - la figure 4 est une coupe à travers la zone du canal de refoulement représenté à la figure 3, zone qui constitue le parcours de l'augmentation de la profondeur du canal dans le carter intermédiaire. Description de l'exemple de réalisation: Un ensemble 1 représenté à la figure 1 sert à re- fouler du carburant, à partir d'un réservoir non représenté vers le moteur à combustion interne également non représen- té, d'un véhicule à moteur. Pour cela l'ensemble de refou- lement 1 présente une pompe de refoulement 3 constituée sous la forme d'une pompe à canaux latéraux, pompe dont la roue à aubes 7 pourvue d'une multiplicité d'aubes 5 s'éten- dant radialement vers l'extérieur, est entraînée en rota- tion par un moteur électrique d'entraînement non représenté plus en détail, au moyen d'un arbre 9, moteur qui est dis- posé dans un carter commun 8. La roue à aubes tournante, de préférence cylindrique à base circulaire, 7 est disposée dans une chambre de pompe 11 qui est limitée dans le sens de l'axe de la roue à aubes 7, des deux côtés, par des pa- rois de chambre de pompe situées frontalement, dont l'une ou première paroi de chambre de pompe 13 est disposée sur un couvercle d'aspiration 12 fermant la pompe de refoule- ment 3 vers l'extérieur, et l'autre ou deuxième paroi de chambre de pompe 16 est disposée sur un carter intermé- diaire 14 délimitant la pompe de refoulement 3 par rapport au moteur d'entraînement, un évidement constituant un an- neau partiel d'environ 300 degrés étant prévu autour de l'axe de rotation de la roue à aubes 7, évidement qui, en même temps que la roue à aubes 7, forme un premier canal de refoulement 18 dans la première paroi de chambre de pompe 13 et un deuxième canal de refoulement 20 dans la deuxième paroi de chambre de pompe 16. Les canaux de refoulement disposés en regard l'un de l'autre, 18, 20 mènent d'un ori- fice d'entrée relié à un ajutage d'aspiration 21 sur le couvercle d'aspiration 12 à l'une de ses extrémités, à un orifice de sortie 25 dans le carter intermédiaire 14 à son autre extrémité, le carburant sortant du canal de refoule- ment 18, 20 passant à travers le carter 8 de l'ensemble de refoulement 1 lors de la suite de son parcours et sortant de celui-ci sur un ajutage de pression 27. La figure 2 montre le parcours du deuxième canal de refoulement 20 dans le carter intermédiaire 14. Dans ce cas celui-ci s'étend de la zone de l'orifice d'entrée dis- posé dans le premier canal de refoulement 18 situé en re- gard, représenté à la figure 1, jusqu'à l'orifice de sortie qui relie la chambre de pompe 11 à la partie du carter de l'ensemble de refoulement 1 qui entoure le moteur élec- trique d'entraînement. Ce faisant, le second canal de re- foulement 20 présente, comme on l'a représenté de façon agrandie aux figures 3 et 4, dans la zone de l'orifice d'entrée disposé dans le premier canal de refoulement 18, c'est-à-dire à son extrémité située à l'opposé de l'orifice de sortie 25, une petite section transversale commençant dans la zone du pourtour extérieur des aubes, section transversale qui s'agrandit de façon continue et progres- sive dans le sens longitudinal du canal de refoulement 20 en direction de l'orifice de sortie 25. La roue à aubes 7 est, dans le cas de l'exemple de réalisation décrit ici, réalisée sous la forme d'une roue à aubes fermée, dans le cas de laquelle un anneau 29, entourant la roue à aubes du côté du pourtour, relie les extrémités des aubes 5 les unes aux autres, aubes qui sont orientées radialement vers l'ex- térieur. Il est toutefois aussi possible pour cela de façon alternative, de réaliser la roue à aubes 7 comme une roue à aubes ouverte sans anneau 29. Le parcours de l'agrandissement continu de la section transversale du deuxième canal de refoulement 20 est, à son extrémité située à l'opposé de l'orifice de sor- tie 25, représenté de façon agrandie aux figures 3 et 4. Ce faisant, la figure 3 montre le parcours d'un accroissement constant de la largeur du canal de refoulement 20, l'agran- dissement de la section transversale qui en découle s'éten- dant sur une zone angulaire (bêta) d'environ 20 à 60 degrés de tout ce deuxième canal de refoulement 20 et ayant lieu dans le sens de rotation de la roue à aubes 7. Après cela la section transversale de refoulement demeure constante, jusqu'à l'extrémité du second canal de refoulement 20 qui est située du côté de l'orifice de sortie. A la figure 4, on a représenté une croissance constante de la profondeur du second canal de refoulement perpendiculairement à la deuxième paroi de chambre de pompe 16 dans le carter intermédiaire 14, ce qui peut avoir lieu de façon additionnelle ou à la place du moyen selon la figure 3. Dans ce cas, la zone de cet accroissement de la profondeur du canal de refoulement 20 s'étend à cet endroit de préférence sur une zone angulaire (bêta) de 20 à 60 de- grés du second canal de refoulement, commençant à son ex- trémité située à l'opposé de l'orifice de sortie 25 en direction de l'extrémité située du côté de l'orifice de sortie. Ce faisant, cet accroissement de la profondeur du canal a lieu au moyen d'un chanfrein d'introduction s'éten- dant sous un angle alpha en direction de la pleine profon- deur du canal, l'angle alpha résultant de la longueur de la zone de transition de la section transversale, et de la différence entre la profondeur au début et la profondeur à la fin. Ce chanfrein d'introduction permet dans ce cas un écoulement aussi laminaire que possible du carburant dans le deuxième canal de refoulement 20 en évitant la formation de tourbillons, ainsi qu'un remplissage sûr et complet du deuxième canal de refoulement 20, le remplissage complet évitant dans ce cas un abaissement de la pression du carbu- rant en-dessous de la pression de vapeur, et de cette façon la formation d'espaces nuisibles ou de bulles de gaz, de telle sorte que soit possible un rapide établissement du courant de circulation dans le canal de refoulement 20. Pendant le fonctionnement de l'ensemble de refou- lement 1, le carburant s'écoule alors, via l'ajutage d'as- piration 21 et l'orifice d'entrée, dans la chambre de pompe 11 de la pompe de refoulement 3 et remplit ce faisant, en étant d'abord non étranglé, le premier canal de refoulement 18. Une partie du carburant, s'écoulant dans le premier ca- nal de refoulement 18, coule dans ce cas via les chambres intermédiaires de la roue à aubes 7, de façon étranglée, dans le second canal de refoulement 20 et remplit dans ce cas d'abord le second canal de refoulement 20 dans la zone de sa petite section transversale à son extrémité située à l'opposé de l'orifice de sortie 25. Dans la suite du par- cours de l'écoulement du premier et du deuxième canal de refoulement 18, 20, le carburant s'écoule de façon crois- sante à partir du premier canal de refoulement 18 dans le second canal de refoulement 20 jusqu'à ce que les deux ca- naux de refoulement 18, 20 soient remplis de la même façon via la liaison hydraulique sur la roue à aubes 7 et présen- tent la même pression de carburant, les deux canaux de re- foulement présentant à partir de cet instant la même section transversale de canal. Il est de cette façon possible, avec l'ensemble de refoulement selon l'invention, d'améliorer la géométrie du second canal de refoulement 20 situé en regard de l'ori- fice d'entrée, de telle façon que les pertes d'écoulement qui résultent d'un remplissage insuffisant du deuxième ca- nal de refoulement 20, et les bulles de gaz qui proviennent dans ce cas de la chute de la pression en dessous de la pression de vapeur, puissent être évitées de façon sûre en particulier dans le cas de températures élevées du carbu- rant, et que soit assuré un remplissage sûr et complet du canal de refoulement 20 présentant l'orifice de sortie 25 et, de cette façon, la formation rapide du courant de cir- culation responsable de l'établissement de la pression à l'intérieur des canaux de refoulement. il R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Ensemble pour refouler du carburant à partir d'un réservoir vers un moteur à combustion interne, avec une roue à aubes (7) en forme de disque tournant dans une chambre de pompe (11) et sur le pourtour de laquelle est disposée une multiplicité d'aubes (5) s'étendant radiale- ment vers l'extérieur, la chambre de pompe (11) étant limi- tée du côté frontal par une paroi de chambre de pompe adjacente axialement à la roue à aubes (7), paroi dans laquelle un canal de refoulement ouvert en direction de la roue à aubes (7) est disposé dans la zone des aubes (5) de la roue à aubes en se faisant vis-à-vis l'un l'autre, canal de refoulement qui s'étend à partir de la chambre de pompe (11), par l'intermédiaire d'un anneau partiel autour de l'axe de la roue à aubes, depuis d'un orifice d'entrée, disposé dans une première paroi de chambre de pompe (13), jusqu'à un orifice de sortie (25) disposé dans une deuxième paroi de chambre de pompe (16), ensemble caractérisé en ce que le canal de refoulement (20) qui comporte l'orifice de sortie (25) présente à son extrémité située à l'opposé de l'orifice de sortie (25) une section transversale petite par rapport à sa section transversale à l'extrémité située du côté de l'orifice de sortie, disposée dans la zone de l'extrémité des aubes (5) se trouvant radialement à l'exté- rieur, section transversale qui s'agrandit de façon conti- nue en direction de l'orifice de sortie (25) du parcours du canal de refoulement et se prolonge de façon constante, après avoir atteint une valeur déterminée, jusqu'à l'extré- mité du canal de refoulement (20) qui présente l'orifice de sortie (25). 2 ) Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que l'augmentation continue de la section trans- versale du canal de refoulement (20) a lieu au moyen d'un accroissement continu de la largeur du canal et/ou de la profondeur du canal. 3 ) Ensemble selon les revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que la zone de transition de la section transversale entre la section transversale du canal la plus petite à l'extrémité du deuxième canal de refoulement (20), située à l'opposé de l'orifice de sortie, et une zone du canal de refoulement de section transversale constante, s'étend sur une zone angulaire (bêta) d'environ 20 à 60 de- grés de l'un des canaux de refoulement, le canal (20) for- mant un anneau partiel. 4 ) Ensemble selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que l'augmentation de la section transversale a lieu au moyen d'une croissance continue de la profondeur du canal perpendiculaire à la deuxième paroi de chambre de pompe (16) en formant un chanfrein d'entrée avec un angle (alpha) qui résulte de la longueur de la zone de transition de la section transversale et de la différence entre la section transversale du canal de refoulement la plus grande et la plus petite. ) Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la roue à aubes (7) est entraînée en rotation par un moteur électrique d'entraînement disposé à l'inté- rieur d'un carter commun (8), moteur qui est délimité par rapport à la pompe de refoulement (3) au moyen d'un carter intermédiaire (14) recevant la seconde paroi de chambre de pompe (16), cette seconde paroi de chambre de pompe (16) étant reliée en permanence, par l'intermédiaire de l'ori- fice de sortie (25) passant à travers le carter intermé- diaire (14), à une chambre entourant le moteur électrique d'entraînement à l'intérieur du carter (8).