Brevet FR2768190A1 — publié le 19990312

La présente invention concerne un dispositif de transmission de pression et/ou de volume pour une pompe susceptible d'aspirer et de refouler sous haute pression un fluide particulier, par exemple un liquide ou un gaz corrosif. II est connu pour pomper de tels fluides qui ont un faible pouvoir lubrifiant, d'associer notamment deux pompes : une première pompe qui est une pompe hydraulique, laquelle refoule et aspire du liquide de commande qui anime, d'un mouvement alternatif, des éléments mobiles d'une deuxiéme pompe. Cette dernière, aspirant et mettant en pression le fluide à pomper, contient des éléments mobiles qui assurent la séparation physique entre le liquide de commande et le fluide à pomper et qui sont généralement des membranes déformables. De telles membranes connues jusqu'à ce jour ont pour inconvénients soit de ne pas garantir une équipression des deux côtés de la membrane, ce qui engendre une possibilité de déchirement de celle-ci dans le temps, soit d'être soumises à de fortes sollicitations mécaniques au cours de leur déplacement subissant des contraintes et des déformations répétées, de sorte que la membrane peut se fissurer progressivement et perdre son étanchéité. L'invention a pour but d'éviter les inconvénients précités et de proposer un dispositif de transmission de pression et/ou de volume, notamment pour une pompe à haute pression, permettant de diminuer les contraintes en traction dans la membrane. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif de transmission de pression et/ou de volume pour une pompe susceptible d'aspirer et de refouler sous haute pression un fluide particulier, par exemple un liquide - ou un gaz - corrosif, par l'intermédiaire d'une membrane souple qui délimite une première chambre dite supérieure et une seconde chambre dite inférieure contenant respectivement le fluide à pomper et un liquide de commande et qui se déforme entre une position extrême basse et une position extrême haute sous la variation en pression du liquide de commande, ladite membrane étant fixée par sa périphérie entre une partie supérieure et une partie inférieure du corps de la pompe, caractérisé en ce que la membrane est constituée d'une partie centrale sensiblement hémisphérique dont le bord périphérique est prolongé par une collerette circulaire rabattue vers le sommet de l'hémisphère et en ce que la membrane en position extrême basse s'applique par sa face inférieure sur un siège de forme complémentaire solidaire de la partie inférieure du corpus. Selon quelques dispositions intéressantes de l'invention - la surface de la membrane est identique en position basse et position haute. - la collerette circulaire comporte un moyen de fixation de la membrane qui est constitué d'un anneau plat pourvu à sa périphérie d'un bourrelet serré entre les deux parties du corps assurant l'étanchéité des deux chambres entre elles et vers l'extérieur. - le siège comporte dans sa partie centrale un conduit axial reliant la chambre inférieure à un circuit hydraulique. - le siège comporte sur sa périphérie des stries ou des gorges de très faibles dimensions. - la membrane comporte dans sa zone centrale un clapet assurant la tenue de la membrane lors de la montée en pression du côté du fluide à pomper L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: v la figure 1 représente, en coupe axiale, sur la demi-vue de gauche la membrane du dispositif selon l'invention en position basse extrême montée entre deux pièces constitutives d'un corps d'une pompe, et sur la demi-vue de droite la membrane en position haute; > la figure 2 représente, en coupe axiale, un autre mode de réalisation de la membrane du dispositif en position basse et en position haute ; et > la figure 3 représente, en coupe axiale, un dispositif selon une variante de réalisation de l'invention, monté dans une pompe pourvue de plusieurs zones d'aspiration du liquide à pomper. On a représenté aux figures 1 à 3, une portion 1 du corps d'une pompe correspondant à la partie qui aspire et qui met en pression le fluide à pomper 2 par l'intermédiaire d'au moins un élément mobile 3 qui est animé d'un mouvement alternatif sous la variation en pression d'un liquide de commande 4 pouvant être commandée par une pompe hydraulique. L'élément mobile 3 qui assure la séparation physique entre le liquide de commande 4 et le fluide à pomper 2 est constitué d'une membrane souple déformable, qui délimite deux chambres respectivement supérieure 5 et inférieure 6, en considérant les figures. La chambre supérieure 5 est destinée à contenir le fluide à pomper qui est par exemple un fluide corrosif, tel que de l'essence, mis sous pression par la membrane 3 de manière à être refoulé à travers une buse ou autre, non représentée, dans une autre chambre. La chambre inférieure 6 communique par l'intermédiaire d'un conduit 7 axial avec un circuit hydraulique, non représenté, telle qu'une pompe hydraulique. La portion de corps de pompe 1 représentée est constituée d'une part d'une partie supérieure 8 dans laquelle est réalisée une cavité formant la chambre supérieure 5 et d'autre part d'une partie inférieure 9, entre lesquelles est interposée la membrane souple 3 délimitant ainsi les deux chambres 5 et 6. La membrane 3 est déformable entre les deux chambres d'une position extrême basse 3a à une position extrême haute 3b. La membrane 3 constitue dans la portion de pompe 1 un dispositif de transmission de pression et de volume, en coopérant en position base 3a avec un siège 14. La membrane 3, selon le dispositif de la présente invention, comprend une partie centrale sensiblement hémisphérique, à convexité tournée vers la chambre dite supérieure et dont le bord périphérique 10 est prolongé par une collerette circulaire 11 rabattue vers le sommet de l'hémisphère. La collerette circulaire 11 comporte dans un plan horizontal confondu avec le plan de jonction des parties inférieure 9 et supérieure 8 du corps de pompe 1 un moyen de fixation 12 de celle-ci. Le moyen de fixation 12 est constitué d'un anneau plat 12a qui se prolonge radialement par un bourrelet circulaire 13 serré entre les parties supérieure 8 et inférieure 9 du corps assurant l'étanchéité des deux chambres 5, 6 entre elles et vers l'extérieur. On notera que de manière avantageuse la partie supérieure 8 et inférieure 9 comportent des rayons de raccordement R au niveau de la fixation de la membrane 3 afin d'éviter de blesser cette dernière lors de son fonctionnement. De façon avantageuse, la surface de la membrane 3 est identique en position basse 3a, dite également de repos, et en position haute 3b dite levée, pour qu'elle ne subisse qu'un minimum de déformations et de contraintes d'extension en fonctionnement. Le siège 14 est réalisé dans la partie inférieure 9 de la portion 1 de la pompe et présente une forme hémisphérique qui épouse la forme intérieure de la membrane en position extrême basse 3a. Le conduit 7 est réalisé au centre du siège 14, coaxialement à la forme hémisphérique de manière à ce que la zone centrale de la membrane 3 soit la première à se soulever du siège lors de la mise en pression du fluide 2. La membrane 3 est plus épaisse dans sa zone centrale 13 dans laquelle est noyé un téton de fixation 15 solidaire d'une plaque 16 en forme de disque formant un clapet 17 destiné à venir en contact, en position basse 3a, avec l'orifice 7a par lequel le conduit 7 débouche dans la chambre 6; ce clapet assure la tenue de la membrane lors de la montée en pression du côté du fluide à pomper. On notera que ce clapet peut être situé indifféremment d'un côté ou de l'autre de la membrane, et réalisé de diverses manières, notamment comme visible sur la figure 2, représentant une variante, par une coupelle de section en U rappelée en position de repos par un ressort. Le siège 14 comporte sur sa périphérie des stries ou des gorges, non représentées, de très faibles dimensions de manière à éviter un effet de ventouse lors de l'ouverture du clapet 17 qui génère une surpression du côté du liquide. Avantageusement, ces gorges ont pour effet de supprimer les contraintes de traction dans l'épaisseur de la membrane 3. La membrane 3 est réalisée, de préférence, par moulage et est renforcée par une toile. On pourra également améliorer son imperméabilité par l'emploi de films bimatières, ou de matériaux multicouches, par exemple avec deux couches en caoutchouc entourant une couche en alcool polyvinylique. On a représenté à la figure 3, une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle la portion de pompe comporte plusieurs zones de transmission de l'énergie hydraulique. La membrane 3 est réalisée, dans cette variante, monobloc et est pourvue de plusieurs zones de travail comme visible sur la figure 3. Chaque zone de travail est réalisée comme décrit cidessus avec un siège réalisé dans la partie inférieure de la portion de pompe et une membrane ayant une forme hémisphérique. On comprend à la lecture de la description qui précède qu'une telle forme de membrane permet de transférer la pression et/ou le volume avec de faibles contraintes sur cette dernière et un maximum de volume transféré dans un encombrement réduit par rapport aux dispositifs équivalent à membranes planes. En effet, lors de la transmission de la pression et/ou du volume, le volume de l'hémisphère de la membrane augmente au profit de la hauteur de la collerette, ceci de façon progressive en déplaçant un volume de fluide égal à celui introduit par le liquide dans la chambre inférieure 6, et avec de faibles contraintes grâce à la forme du siège qui permet l'application de la pression sur toute la surface de la membrane. Une telle membrane, ayant des déformations très faibles, permet avantageusement d'être utilisée pour des fonctionnements sur une très grande échelle de température. REVENDICATIONS 1- Dispositif de transmission de pression et/ou de volume pour une pompe susceptible d'aspirer et de refouler sous haute pression un fluide (2) particulier, par exemple un liquide - ou un gaz - corrosif, par l'intermédiaire d'une membrane souple (3) qui délimite une première chambre (5) dite supérieure et une seconde chambre (6) dite inférieure contenant respectivement le fluide à pomper (2) et un liquide de commande (4) et qui se déforme entre une position extrême basse (3a) et une position extrême haute (3b) sous la variation en pression du liquide de commande (4), ladite membrane (3) étant fixée par sa périphérie entre une partie supérieure (8) et une partie inférieure (9) du corps de la pompe (1), caractérisé en ce que la membrane (3) est constituée d'une partie centrale sensiblement hémisphérique dont le bord périphérique (10) est prolongé par une collerette circulaire (11) rabattue vers le sommet de l'hémisphère et en ce que la membrane (3) en position extrême basse (3a) s'applique par sa face inférieure sur un siège (14) de forme complémentaire solidaire de la partie inférieure (9) du corps (1). 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de la membrane (3) est identique en position extrême basse (3a) et position extrême haute (3b). 3- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la collerette circulaire (11) comporte un moyen de fixation (12) de la membrane (3) qui est constitué d'un anneau plat (12a) pourvu à sa périphérie d'un bourrelet (13) serré entre les deux parties (8, 9) du corps (1) assurant l'étanchéité des deux chambres (5, 6) entre elles et vers l'extérieur. 4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le siège (14) comporte dans sa partie centrale un conduit axial (7) reliant la chambre inférieure (6) à un circuit hydraulique. 5- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le siège (14) comporte sur sa périphérie des stries ou des gorges de très faibles dimensions. 6- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la membrane (3) comporte dans sa zone centrale un clapet (17). 7- Pompe pour l'alimentation en carburant à haute pression d'un moteur de véhicule caractérisé en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de transmission de pression et/ou de volume conformément aux revendications précédentes.