Brevet FR2736401A1 — publié le 19970110

L'invention concerne des pompes activées par une pression. On connaît des pompes activées par une pression, dans lesquelles l'écoulement d'un liquide dans et hors d'une chambre de pompage est commandé par des soupapes antiretour et dans lequel l'action de pompage est obtenue au moyen de l'admission commandée d'un gaz sous pression, tel qu'une vapeur ou de l'air comprimé, dans la chambre de pompage. L'admission du gaz comprimé et son évacuation ultérieure sont commandées par un flotteur situé dans la chambre de pompage et qui agit sur des soupapes d'entrée et de sortie par l'intermédiaire d'un mécanisme à dépassement de point mort, chargé par un ressort. Le mécanisme à dépassement de point mort comprend des moyens d'actionnement de soupape, qui actionnent les soupapes. Comme cela est usuel pour des tringleries d'actionnement de soupapes, il existe un certain jeu dans la tringlerie lorsque les soupapes sont fermées, de sorte que les soupapes peuvent s'appliquer correctement contre leurs sièges sans être gênées par d'autres parties de la trin- glerie. Par le passé, de tels jeux étaient maintenus à une valeur minimale dans des pompes activées par une pression, afin d'éviter une course à vide dans les tringle- ries d'actionnement des soupapes. Dans une pompe fonctionnant sous pression, la soupape d'entrée, lorsqu'elle est fermée, est maintenue dans sa position fermée par la différence de pression existant entre le gaz comprimé (par exemple une vapeur) et l'intérieur de la chambre de pompage. Par conséquent, une force intense est nécessaire pour ouvrir la soupape d'entrée, cette force étant fournie par le ressort du mécanisme à dépassement de point mort. La cadence de pompage d'une pompe activée par une pression est fortement affectée par les dimensions des soupapes d'entrée et de sortie. Pour obtenir une cadence élevée de pompage, des soupapes de grande taille sont requises, mais leurs dimensions sont limitées par la force qui peut leur être appliquée par le mécanisme d'actionne- ment, comprenant le flotteur et le mécanisme à dépassement de point mort. Conformément à la présente invention, il est prévu une pompe activée par une pression, comprenant une chambre de pression possédant une entrée et une sortie pour un liquide devant être pompé, et comportant une soupape d'entrée et une soupape de sortie pour un fluide sous pression, et dans laquelle la soupape d'entrée et la soupape de sortie comprennent chacune un siège de soupape et un élément de soupape, qui est déplaçable pour établir un contact étanche avec le siège de soupape et être écarté de ce dernier, les éléments de soupape étant commandés par un flotteur disposé à l'intérieur de la chambre de pres- sion, le flotteur étant raccordé de façon opérationnelle à un mécanisme à dépassement de point mort chargé par un ressort, comprenant des moyens d'actionnement de soupape qui agissent sur les éléments de soupape et qui sont dépla- çables entre une première position stable, dans laquelle la soupape d'entrée est ouverte et la soupape de sortie est fermée, et une seconde position stable, dans laquelle la soupape d'entrée est fermée et la soupape de sortie est ouverte, les moyens d'actionnement de soupape comportant des faces de contact qui s'appliquent contre les éléments de soupape respectifs pour déplacer ces derniers depuis la position fermée dans la position ouverte, au moins l'une des faces de contact étant espacée substantiellement de l'élément de soupape respectif, lorsque l'élément de soupape est dans la position fermée et que les moyens d'actionnement de soupape sont dans la position stable respective. L'expression "substantiellement espacé" signifie qu'il existe un espacement suffisant pour permettre aux moyens d'actionnement de soupape d'accélérer, lors du déplacement depuis la position stable correspondant à la position fermée de l'élément de soupape, jusqu'à une vitesse, à laquelle l'énergie cinétique des moyens d'ac- tionnement de soupape apporte une contribution importante à la force appliquée à l'élément de soupape dans le sens de l'ouverture, lorsque la face de contact sur les moyens d'actionnement de soupape rencontrent l'élément de soupape. De préférence, l'énergie cinétique des moyens d'actionnement de soupape au moment du contact entre la face de contact et les éléments de- soupape respectifs est supérieure & 25% de l'énergie potentielle totale libérée parle ou les ressorts du mécanisme à dépassement de point mort étant donné que l'élément d'actionnement de soupape se déplace depuis une position d'équilibre située entre les deux positions stables jusqu'à l'autre position stable corres- pondant à la position d'ouverture de l'élément de soupape respectif. De façon plus préférentielle, l'énergie cinétique au moment du contact est supérieure à 50 % de l'énergie potentielle totale. Vu sous un aspect différent, l'espacement entre la face de contact et l'élément de soupape respectif dans ladite position stable est supérieur à 25 % et de façon plus préférentielle est supérieur à 45 % du déplacement total de la face de contact sur les moyens d'actionnement de soupape, lorsque ces derniers se déplacent entre les deux positions stables. Dans une forme de réalisation préférée, cet espacement est réglable. Dans une pompe activée par une pression conforme à la présente invention, l'espacement pour la face de contact et l'élément de soupape respectif peut être de 4 millimètres, et la course totale de déplacement de la face de contact peut être de 8,5 millimètres. De préférence, l'espacement substantiel est prévu entre l'élément de soupape de la soupape d'entrée et la face de contact respective des moyens d'actionnement de soupape. Dans une forme de réalisation préférée, l'espacement substantiel est prévu entre les éléments de soupape de la soupape d'entrée et de la soupape de sortie et les faces de contact respectives. Pour au moins l'une des soupapes d'entrée et de sortie, le déplacement d'ouverture de l'élément de soupape peut s'effectuer dans la direction allant de la face de contact respective en direction du siège de soupape. Dans un tel cas, l'élément de soupape peut posséder une tige de soupape allongée, et la face de contact de l'élément de soupape peut être une face d'extrémité de la tige de soupape. Le mouvement d'ouverture de l'autre soupape (par exemple la soupape de sortie) peut s'effectuer dans la direction allant du siège de soupape respectif en direction de la face de contact. La face de contact située sur les moyens d'actionnement de soupape peut alors être prévue sur un élément d'actionnement, qui s'étend à travers une fente dans l'élément de soupape, et engrène avec une extrémité de la fente lors de l'ouverture de la soupape. L'élément de soupape peut être sollicité par un ressort par rapport à l'élément d'actionnement, dans le sens d'un engrènement de la face de contact de l'élément d'actionnement avec la face de contact située sur l'extrémité de la fente. On peut prévoir des butées pour bloquer les moyens d'actionnement de soupape dans les deux positions stables, et selon un autre aspect de la présente invention, les butées sont prévues indépendamment des éléments de soupape. Dans une forme de réalisation préférée, les moyens d'actionnement de soupape sont montés sur un support de manière à se déplacer entre les deux positions stables, et les butées sont prévues sur le support. Conformément à un autre aspect de la présente invention, il est prévu une pompe activée par une pression, comprenant une chambre de pression possédant une entrée et une sortie pour un liquide devant être pompé, et comportant une soupape d'entrée et une soupape de sortie pour un fluide sous pression, et dans laquelle la soupape d'entrée et la soupape de sortie comprennent chacune un siège de soupape et un élément de soupape, qui est déplaçable pour établir un contact étanche avec le siège de soupape et être écarté de ce dernier, les éléments de soupape étant commandés par un flotteur disposé à l'intérieur de la chambre de pression, le flotteur étant raccordé de façon opérationnelle à un mécanisme à dépassement de point mort chargé par un ressort, comprenant des moyens d'actionnement de soupape qui agissent sur les éléments de soupape et qui sont déplaçables entre une première position stable, dans laquelle la soupape d'entrée est ouverte et la soupape de sortie est fermée, et une seconde position stable, dans laquelle la soupape d'entrée est fermée et la soupape de sortie est ouverte, les moyens d'actionnement de soupape étant montés de manière à se déplacer entre les première et seconde positions stables sur un support, qui est équipé de butées pour arrêter le déplacement des moyens d'action- nement de soupape dans les première et seconde positions stables. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - les figures lA et lB représentent une pompe activée par une pression dans deux conditions de fonction- nement différentes; - la figure 2 représente une vue à plus grande échelle d'une tringlerie d'actionnement de soupapes de la pompe des figures lA et 2B; et - la figure 3 représente une vue en coupe prise suivant la ligne III-III sur la figure 2. La pompe représentée sur les figures est une pompe à condensat servant à renvoyer le condensat servant dans un système de vapeur, à la chaudière. La pompe comprend une chambre de pompage 2 possédant une entrée 4 pour le condensat et une sortie 6 pour le condensat. Des soupapes antiretour 8 et 10 garan- tissent un écoulement unidirectionnel à travers la chambre de pompage 2, dans la direction des flèches A. La chambre 2 possède un couvercle 12, qui comporte un passage d'entrée de la vapeur 14 et un passage de sortie 16, qui peuvent être fermés respectivement par un élément de soupape d'entrée 18 et un élément de soupape de sortie 20. Les éléments de soupape 18 et 20 sont actionnés par un flotteur 22 qui agit par l'intermédiaire d'un mécanisme à dépassement de point mort 24. En fonctionne- ment, à partir de la position représentée sur la figure 1A, le passage d'entrée de vapeur 14 est fermé et le passage de sortie 16 est ouvert. Le condensat, qui est situé à une pression relativement basse, peut pénétrer dans la chambre de pompage 2 par l'entrée 4 en franchissant la soupape antiretour 8. Ceci a pour effet de soulever le flotteur 22 et, lorsque ce dernier atteint un niveau haut, le mécanisme 24 de dépassement de point mort passe brusquement de la position stable représentée sur la figure 1A à la position opposée représentée sur la figure lB. Ceci a pour effet de soulever les éléments de soupape 18 et 20, qui sont activés de concert, de sorte que le passage d'entrée de vapeur 14 est ouvert et que le passage de sortie 16 est fermé. De la vapeur sous pression peut alors pénétrer dans la chambre de pompage 2 pour évacuer le condensat accumulé en lui faisant traverser la soupape antiretour 10 et en le faisant sortir par la sortie 6. Par conséquent le flotteur 22 s'abaisse, le mécanisme dépassant le point mort 24 revient brusquement dans la position représentée sur la figure 1A, et la séquence recommence. Le flotteur 22 possède un bras 25 au moyen duquel le flotteur est supporté de manière à pouvoir pivoter sur une console de support 26 qui fait saillie vers le bas à partir du couvercle 12. Le bras 25 du flotteur est raccordé de façon à pouvoir pivoter, par un élément de liaison ou biellette 28, à un élément de liaison fendu ou biellette fendue 30 du mécanisme à dépassement de point mort 24. L'élément de liaison fendu 30 est monté de manière à pouvoir pivoter, sur un arbre oscillant 32 par des consoles 34, qui sont fixés au couvercle 12. Les moyens d'actionnement de soupape se présentant sous la forme d'un levier 36 peuvent également pivoter autour de l'arbre oscillant 32, indépendamment du levier fendu 30. Comme cela est plus clairement visible sur les figures 2 et 3, deux ressorts de traction 38 s'étendent entre deux tourillons 39 situés sur le levier 36 et une broche 40, qui peut se déplacer dans la fente 42 de l'élément de liaison 30. La broche 40 est portée par deux leviers 41 qui peuvent pivoter autour de l'arbre oscillant 32. Les vis de réglage 44 sont prévues à chaque extrémité de la fente 42. Le levier d'actionnement de soupape 36 porte deux tiges d'actionnement 46 et 48. La tige d'actionnement 46 est positionnée de manière à engrener avec une tige de soupape 50 de l'élément de soupape 18, et la tige d'action- nement 48 est logée dans une fente 52 de l'élément de soupape 20. Un ressort 54 logé dans un perçage aménagé dans l'élément de soupape 20 sollicite ce dernier de façon relative par rapport à la tige d'actionnement 48 afin de maintenir le contact entre la face inférieure de la tige d'actionnement 48 constituant une face de contact, et une vis d'ajustement 56. Comme représenté sur les figures 2 et 3, il existe un jeu a entre la tige d'actionnement 46 et l'extré- mité de la tige 50 de l'élément de soupape 18. Un jeu semblable (non représenté) existe entre la tige d'action- nement 48 et la vis de réglage 56 lorsque l'élément de soupape 20 est fermé. Des butées supérieures 58 et des butées inférieures 60 sont prévues sur les consoles 34 de manière que le levier d'actionnement de soupape 36 vienne s'appli- quer contre ces butées. Des sièges de soupape 62 et 64 sont respective- ment prévus de manière que les éléments de soupape 18 et 20 viennent s'appliquer contre ces sièges. Dans la position représentée sur les figures 2 et 3, l'élément de soupape 18 est en contact étanche avec son siège 62, tandis que l'élément de soupape 20 est abaissé par la tige d'actionnement 48 en étant écarté de son siège 67. Par conséquent, la pompe à condensat est dans la condition représentée sur la figure 1A, et la chambre de pompage peut se remplir avec le condensat. De l'air ou de la vapeur à l'intérieur de la chambre de pompage 2 est évacué par le passage de sortie 16. Lorsque le niveau du condensat dans la chambre de pompage 2 augmente, l'élément de liaison fendu 30 pivote autour de l'arbre oscillant 32, dans le sens des aiguilles d'une montre, comme cela est visible sur la figure 3. Éventuellement, ceci amène la vis de réglage de droite 44 (lorsqu'on regarde la figure 3) à s'appliquer contre la broche 40, à la suite de quoi une rotation supplémentaire de l'élément de liaison fendu 30 provoque l'entraînement conjoint de la broche 40, ce qui provoque un déploiement des ressorts 38. Les butées 60 s'opposent à la traction appliquée par le ressort 38 au levier d'actionnement de soupape 36. Éventuellement la broche 40 recoupe le plan ima- ginaire X, qui contient l'axe de l'arbre oscillant 32, et les axes des tourillons 39, raccordent les ressorts 38 au levier d'actionnement de soupape 36. Lorsque ceci se produit, les ressorts 38, au lieu de solliciter le levier d'actionnement de soupape 36 dans le sens des aiguilles d'une montre comme cela est visible sur la figure 3, font pivoter rapidement le levier d'actionnement de soupape 36 en sens inverse des aiguilles d'une montre. Lorsque le jeu a est franchi, le levier d'actionnement de soupape 36 récupère de l'énergie cinétique, ce qui conduit au fait que la tige de soupape 50 est heurtée, avec une force élevée, par la tige d'actionnement 46, ce qui assiste l'énergie potentielle restante dans les ressorts 38 pour soulever l'élément de soupape 18 en l'écartant du siège 62 à l'encontre de la pression de la vapeur située dans la partie supérieure du passage 14. Le même déplacement du levier d'actionnement de soupape 36 provoque un soulèvement de la tige d'actionne- ment 48, ce qui provoque, au moyen du ressort 54, le soulèvement de l'élément de soupape 20 qui vient s'appliquer d'une manière étanche contre le siège 64 de manière à fermer le passage de sortie 16. A la fin de sa course, le levier d'actionnement de soupape 36 s'applique contre les butées 58, et l'élément de soupape 20 est retenu contre le siège 64 par la force du ressort 54. Dans cet état, la face inférieure de la tige 48 est soulevée au- dessus de l'extrémité de la vis de réglage 56, ce qui laisse subsister un jeu correspondant au jeu a représenté entre la face supérieure de la tige 46 et l'extrémité inférieure de la tige 50. Lorsque le flotteur descend, il amène éventuel- lement l'élément de liaison fendu 30 à faire tourner la broche 40 en sens opposé, en provoquant éventuellement un retour du levier d'actionnement de soupape 36 dans la position représentée sur la figure 3. Ceci amène la tige d'actionnement 48 à rencontrer la tige de réglage 56 de manière à écarter l'élément de soupape 20 du siège 64. De même, le déplacement descendant correspondant de la tige d'actionnement 46 permet à l'élément de soupape 18 de revenir s'appliquer selon un contact étanche, contre le siège de soupape 62. La vis de réglage 56 et une vis de réglage correspondante 66 située sur l'extrémité inférieure de la tige de soupape 50 permettent de régler le jeu entre les éléments de soupape 18 et 20 et les tiges d'actionnement 46 et 48 de manière à appliquer la force optimale d'ouverture aux éléments de soupape 18 et 20 lorsque le levier d'actionnement de soupape 36 est déplacé entre ses deux positions d'extrémité stables définies par les butées 58 et 60. Sous l'effet du blocage du levier d'actionnement de soupape 36 contre les butées 58 et 60, les éléments de soupape 18 et 20, lorsqu'ils sont fermés contre leurs sièges respectifs de soupapes 62 et 64, ne sont pas soumis à la force appliquée par les ressorts 38. Il en résulte que les éléments de soupape 18 et 20 et les sièges de soupape 62 et 64 ne sont pas soumis à des forces intenses de choc lors de la fermeture et que par conséquent l'usure des surfaces d'appui peut être réduite. REVENDICATIONS 1. Pompe activée par une pression, comprenant une chambre de pression (2) possédant une entrée (4) et une sortie (6) pour un liquide devant être pompé, et comportant un élément de soupape d'entrée (18) et un élément de soupape de sortie (20) pour un fluide sous pression, et dans laquelle la soupape d'entrée et la soupape de sortie comprennent chacune un siège de soupape et un élément, qui est déplaçable pour établir un contact étanche avec le siège de soupape et être écarté de ce dernier, les éléments de soupape (18,20) étant commandés par un flotteur (22) disposé à l'intérieur de la chambre de pression, le flotteur (22) étant raccordé de façon opérationnelle à un mécanisme à dépassement de point mort (24) chargé par un ressort (38), comprenant des moyens d'actionnement de soupape (36) qui agissent sur les éléments de soupape (18, ) et qui sont déplaçables entre une première position stable, dans laquelle la soupape d'entrée est ouverte et la soupape de sortie est fermée, et une seconde position stable, dans laquelle la soupape d'entrée est fermée et la soupape de sortie est ouverte, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement de soupape (36) comportent des faces de contact qui s'appliquent contre les éléments de soupape respectifs (18,20) pour déplacer ces derniers depuis la position fermée dans la position ouverte, au moins l'une des faces de contact étant espacée substantiellement de l'élément de soupape respectif, lorsque l'élément de soupape est dans la position fermée et que les moyens d'actionnement de soupape (36) sont dans la position stable respective. 2. Pompe activée par une pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'espacement subs- tantiel entre la face de contact et l'élément de soupape respectif (18, 20) est tel que, au niveau du point de contact entre la face de contact et l'élément de soupape respectif, l'énergie cinétique des moyens d'actionnement de soupape (36) est s u p é r i e u r e à 25 % de l'énergie potentielle totale pouvant être libérée par les moyens formant ressorts du mécanisme à dépassement de point mort (24), entre la position d'équilibre du mécanisme à dépasse- ment de point mort et la position stable correspondant à l'ouverture de la soupape respective. 3. Pompe activée par une pression selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'espacement subs- tantiel est tel que l'énergie cinétique des moyens d'ac- tionnement de soupape (36) au moment du contact entre la face de contact et l'élément de soupape respectif (18, 20) est supérieure à 50 % de l'énergie potentielle totale pouvant être libérée par les moyens formant ressort (38). 4. Pompe activée par une pression selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisée en ce que l'espacement substantiel entre la face de contact et l'élément de soupape respectif (18,20) est supérieur à % du déplacement total de la face de contact des moyens d'actionnement de soupape (36) pendant le déplacement de ces derniers entre les positions stables. 5. Pompe activée par une pression selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'espacement substantiel est s u p é r i e u r à45 % dudit déplacement total. 6. Pompe activée par une pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'espacement substantiel entre la face de contact et l'élément de soupape respectif (18,20) est réglable. 7. Pompe activée par une pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'espacement substantiel est prévu entre l'organe de l'élément de soupape d'entrée (18) et la face de contact respective. 8. Pompe activée par une pression selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'espacement substantiel est prévu entre les organes des deux éléments de soupape d'entrée et de sortie (18,20) et les faces de contact respectives. 9. Pompe activée par une pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la fermeture de l'espacement substantiel se produit lorsque la face de contact respective se déplace en direction du siège de la soupape respective. 10. Pompe activée par une pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la fermeture de l'espacement substantiel se produit lorsque la face de contact respective se déplace dans une direction s'écartant du siège de la soupape respective. 11. Pompe activée par une pression selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'élément de soupape (20) est pourvu d'une fente (-52), dans laquelle s'étend un élément de contact pourvu de la face de contact. 12. Pompe activée par une pression selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'un ressort (38) agit entre l'élément de soupape et l'élément de contact pour solliciter les faces de contact l'une vers l'autre. 13. Pompe activée par une pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que des butées (58,60) sont prévues pour arrêter le dépla- cement des moyens d'actionnement de soupape (36) dans les positions stables, indépendamment des éléments de soupape (18,20). 14. Pompe activée par une pression selon la revendication 13, caractérisée en ce que l'élément d'ac- tionnement de soupape (36) est monté de manière à se dépla- cer sur un support (34), les butées (58,60) étant prévues sur le support. 15. Pompe activée par une pression, comprenant une chambre de pression (2) possédant une entrée et une sortie pour un liquide devant être pompé, et comportant un élément de soupape d'entrée (18) et un élément de soupape de sortie (20) pour un fluide sous pression, et dans laquelle la soupape d'entrée et la soupape de sortie com- prennent chacune un siège de soupape et un élément de soupape, qui est déplaçable pour établir un contact étanche avec le siège de soupape et être espacé de ce dernier, les éléments de soupape (18,20) étant commandés par un flotteur (22) disposé à l'intérieur de la chambre de pression, le flotteur (22) étant raccordé de façon opérationnelle à un mécanisme à dépassement de point mort (24) chargé par un ressort (38), comprenant des moyens d'actionnement de soupape (36) qui agissent sur les éléments de soupape (18,20) et qui sont déplaçables entre une première position stable, dans laquelle la soupape d'entrée est ouverte et la soupape de sortie est fermée, et une seconde position stable, dans laquelle la soupape d'entrée est fermée et la soupape de sortie est ouverte, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement de soupape (36) sont montés de manière à se déplacer entre les première et seconde positions stables, des butées (58,60) étant prévues pour arrêter le déplacement des moyens d'actionnement de soupape (36) dans les première et seconde positions stables, indépendamment des éléments de soupape (18,20). 16. Pompe activée par une pression selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'élément d'ac- tionnement de soupape (36) est monté de manière à se déplacer sur un support (34), sur lequel sont prévues les butées (58,60).