Brevet FR2782130A1 — publié le 20000211

POMPE A JET ASPIRANT L'invention concerne une pompe à jet aspirant pour liquides facilement vaporisables, en particulier pour un carburant, comprenant une tuyère d'entraînement disposée dans une conduite de liquide et un tube de mélange placé en aval de la tuyère d'aspiration avec formation d'une ouverture d'aspiration, et dans lequel du liquide provenant de l'environnement de la pompe à jet aspirant peut être entraîné15 par du liquide sortant de la tuyère d'entraînement, en traversant l'ouverture d'aspiration. Une pompe à jet aspirant, ou éjecteur, sert à transporter un liquide facilement vaporisable d'un récipient dans un autre. L'éjecteur est composé d'une tuyère20 d'entraînement disposée dans une conduite de liquide et d'un tube de mélange placé en aval de la tuyère d'entraînement avec formation d'une ouverture d'aspiration. Avec le jet d'aspiration sortant de la tuyère d'entraînement, du liquide pris dans l'environnement de l'éjecteur peut être propulsé25 dans le tube de mélange, en passant par l'ouverture d'aspiration. L'éjecteur est en particulier utilisé pour transférer du carburant d'un compartiment du réservoir de carburant qui est séparé dans l'espace au compartiment du réservoir d'o du carburant est puisé pour être envoyé à un30 débit dosé à un moteur à combustion interne. L'éjecteur est intercalé dans la conduite de retour de carburant du moteur à combustion interne, qui débouche dans le compartiment du réservoir prévu pour le puisage et qui se trouve dans ledit compartiment du réservoir séparé dans l'espace. La configuration géométrique des réservoirs de carburant comprenant des chambres séparées dans l'espace peut être rendue nécessaire par la construction d'ensemble de l'appareil propulsif ou d'un véhicule propulsé par le moteur à combustion interne, pour obtenir une construction compacte. Les différentes chambres du réservoir sont engagées dans les espaces libres qui subsistent entre d'autres composants du5 véhicule et elles sont formées par la paroi du réservoir qui est partiellement relevée. Le document DE 195 04 565 Ai décrit un tel éjecteur qui est disposé dans la conduite de retour, et par lequel le carburant qui a été transporté en excès par le groupe de10 refoulement est renvoyé du moteur à combustion interne dans le réservoir de carburant. Le tube de mélange de l'éjecteur est engagé dans la chambre dans laquelle le groupe de refoulement du moteur à combustion interne puise le carburant, de sorte que le mélange du carburant de retour et15 du carburant entraîné avec ce dernier pénètre dans cette chambre en provenance de l'autre chambre. Le carburant qui circule dans la conduite de retour est fréquemment fortement échauffé, de sorte qu'on peut fréquemment observer des phénomènes de cavitation dans l'éjecteur. Le tube de mélange de l'éjecteur connu présente une ouverture ayant la forme d'une fente longitudinale dans sa région terminale qui est engagée dans le récipient. La fente longitudinale s'étend à peu près parallèlement à l'axe longitudinal du tube de mélange et, dans la position de montage du tube de mélange,25 elle est disposée dans la région périphérique supérieure de la surface latérale, de sorte que les bulles de gaz qui se forment dans l'éjecteur peuvent s'élever dans le carburant et s'échapper à travers la fente. La formation d'une fente longitudinale dans le tube de mélange ne permet de combattre la cavitation que dans une mesure limitée lorsque la pression du carburant tombe au- dessous de la pression de vapeur dans des conditions de hautes températures. Les bulles de gaz qui se forment alors dans l'éjecteur réduisent le débit massique de carburant35 passant à travers le tube de mélange et détériorent le fonctionnement de l'éjecteur. La présente invention a pour but de perfectionner l'éjecteur du genre en question de telle manière que la tendance à la cavitation du liquide au niveau de l'éjecteur soit supprimée ou, du moins, réduite. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'une ouverture d'affluence est ménagée dans une partie de la paroi latérale du tube de mélange qui plonge dans le liquide environnant de l'éjecteur ou pompe à jet aspirant. A travers l'ouverture d'affluence ménagée dans une partie de la paroi latérale du tube de mélange qui plonge dans le liquide environnant l'éjecteur, une quantité additionnelle de liquide peut pénétrer dans le tube de mélange en aval de l'ouverture d'aspiration de l'éjecteur, de sorte qu'il se produit un équilibrage de la pression et que la tendance à la cavitation du liquide dans la région15 d'entrée est fortement réduite. L'ouverture d'affluence est avantageusement placée dans la région d'entrée du tube de mélange, à l'endroit o s'établissent les régions de la dépression maximale produite par le jet d'aspiration de la tuyère d'entraînement.20 Si une buse réceptrice d'une section fortement agrandie est raccordée à l'entrée du tube de mélange, l'ouverture d'affluence se trouve immédiatement en aval de la buse réceptrice dans le sens de l'écoulement dans le tube de mélange. La buse réceptrice peut être en forme d'entonnoir,25 de sorte que l'ouverture d'aspiration de l'éjecteur est de forme annulaire autour de la tuyère d'entraînement. Le maximum de la dépression du liquide se présente immédiatement en aval de la section minimale de la buse réceptrice, qui correspond à peu près à la section suivante du tube de mélange. L'action du jet d'aspiration qui abaisse la pression dans cette région est combattue par l'affluence d'une quantité additionnelle de liquide à travers l'ouverture d'affluence, de sorte qu'on évite la production de bulles de gaz qui résulteraient de la dépression. L'ouverture35 d'affluence traverse avantageusement la paroi du tube en se dirigeant dans le sens de l'écoulement dans le tube de mélange en formant un angle avec l'axe longitudinal du tube de mélange, de sorte que la quantité additionnelle de liquide d'équilibrage de la pression peut être introduite sans formation de tourbillons dans le tube de mélange. Si le diamètre maximal de la section de l'ouverture d'affluence est5 disposé transversalement à la direction de passage de l'écoulement dans le tube de mélange, on évite largement un écoulement en sens inverse à travers l'ouverture d'affluence. Dans un perfectionnement de l'invention, l'ouverture d'affluence ménagée dans le tube de mélange est dirigée vers le fond d'un récipient qui renferme l'éjecteur et le liquide qui l'environne. Grâce à cette position de l'ouverture d'affluence, l'éjecteur conserve son fonctionnement optimal jusqu'à l'épuisement presque total du récipient. Dans une disposition de l'éjecteur dans un réservoir de carburant d'un15 véhicule automobile, on peut rouler jusqu'à ce que le réservoir soit entièrement épuisé. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit de façon plus détaillée ci-après en regard du dessin. Sur ce dessin, la figure 1 est une vue en coupe d'un éjecteur placé dans le réservoir de carburant d'un moteur à combustion interne; la figure 2 montre une représentation agrandie de l'éjecteur conformément au détail II de la figure 1. La figure 1 montre un réservoir de carburant 11 appartenant à un véhicule qui est propulsé par le moteur à combustion interne 12. Une pompe à carburant 13 est agencée dans une conduite de carburant 14 qui mène au moteur à combustion interne 12. Le carburant refoulé en excès et qui30 n'est pas fourni au moteur à combustion interne 12 est renvoyé au réservoir 11 en passant par une conduite de retour 7. La paroi du réservoir est repoussée vers le haut dans une partie 17 qui se trouve à l'intérieur du réservoir 11, de sorte que le réservoir 11 est subdivisé en deux chambres de réservoir 15, 16 qui sont séparées dans l'espace. La tubulure terminale 18 d'un tube de mélange d'un éjecteur ou pompe à jet aspirant 1 débouche dans la chambre du réservoir, dans laquelle la pompe à carburant 13 aspire par la conduite de carburant 14. L'éjecteur 1 est intercalé dans la conduite de retour de carburant 7 et il se trouve5 dans la chambre 16 du réservoir qui est séparée dans l'espace, pour refouler le contenu de carburant de cette chambre 16 dans la chambre 15 du réservoir qui est prévue pour le puisage du carburant. L'éjecteur 1 comprend une tuyère d'entraînement 2 agencée dans la conduite de retour 710 et le tube de mélange 4 qui placé en aval, avec formation d'une ouverture d'aspiration 8. Sur la figure du dessin, l'éjecteur 1 est représenté agrandi et pas à l'échelle par rapport à la dimension du réservoir pour donner une représentation plus claire. A l'entrée du tube de mélange 415 est raccordée une buse réceptrice 3 en forme d'entonnoir à travers la section d'entrée, très agrandie, de laquelle passe le carburant qui sort de la tuyère d'entraînement 2. La buse réceptrice 3 est ouverte vers la chambre 16 du réservoir, de sorte que du carburant provenant de l'environnement de20 l'éjecteur 1 peut pénétrer dans le tube de mélange 4. Dans l'exemple de réalisation représenté, la buse réceptrice entoure la tuyère d'entraînement 2 et forme une ouverture d'aspiration annulaire 8. La tuyère d'entraînement 2 peut ici être engagée dans la buse réceptrice 3. La section de sortie de la tuyère d'entraînement 2 est rétrécie, de sorte que le débit massique du carburant de la conduite de retour 7 quitte la tuyère d'entraînement 2 avec une grande vitesse d'écoulement en direction de la buse réceptrice 3. Le jet d'aspiration de la tuyère d'entraînement 2, désigné par le chiffre de référence 10, produit une dépression aspirante dans la buse réceptrice 3 du tube de mélange 4. Sous l'effet de la dépression, du carburant est aspiré de l'environnement de l'éjecteur 1 dans le tube de mélange 4 en passant par l'ouverture d'aspiration 8. Le courant mélangé du jet d'aspiration 10, qui pénètre à une grande vitesse, et du carburant entraîné quitte le tube de mélange 4 avec une vitesse très faible comparativement au jet d'aspiration 10. Dans le tube de mélange 4, il se produit une accalmie des conditions d'écoulement, différentes d'un point à un autre, et un équilibrage des différences locales de la pression. Pour correspondre au plus grand débit, la section d'écoulement du tube de mélange est plus grande que la section d'écoulement de la conduite de retour 7 en amont de la tuyère d'entraînement 2. L'effet de refoulement de l'éjecteur 1 repose sur la dépression produite par le jet d'aspiration 10, qui aspire du carburant en provenance de l'environnement de l'éjecteur 1 en passant à travers l'ouverture d'aspiration 8. Le carburant revenant du moteur à combustion interne 12 est chaud et, à certains points de fonctionnement du moteur à combustion interne, la pression de vapeur du carburant facilement15 vaporisable peut se trouver dans l'intervalle de la dépression d'aspiration de l'éjecteur 1. La tendance à la cavitation du carburant est combattue par une ouverture d'affluence 5 pratiquée dans la paroi 6 du tube de mélange 4. L'ouverture d'affluence 5 se trouve immédiatement en aval de20 la buse réceptrice 3 dans le sens de l'écoulement 9 dans le tube de mélange 4 et établit une communication pour le liquide entre le tube de mélange 4 et la chambre 16 du réservoir, à partir de laquelle l'éjecteur 1 refoule. A travers l'ouverture d'affluence 5, une quantité additionnelle25 de carburant parvient de la chambre 16 du réservoir dans le tube de mélange, et cette quantité calme instantanément le courant de carburant qui entre en arrivant de la buse réceptrice 3 et évite efficacement une formation de bulles de vapeur. L'ouverture d'affluence 5 traverse la paroi 6 du tube30 dans le sens 9 de l'écoulement dans le tube de mélange 4, ce qui crée des conditions d'affluence favorables. Un angle d'attaque a entre la direction rectiligne du sens 9 de l'écoulement dans le tube de mélange 4 et l'axe de l'ouverture d'affluence 5 dépend de la capacité de35 refoulement de l'éjecteur 1 et des dimensions de section correspondantes des éléments qui conduisent le liquide. L'angle d'attaque a vaut de préférence entre 200 et 600. Considéré dans la direction circonférentielle de la paroi latérale du tube de mélange 6, l'ouverture d'affluence est dirigée vers le fond 19 de la chambre 16 du réservoir, de sorte que le réservoir de carburant 11 peut être entièrement vidé. Dans le cas d'un éjecteur dont l'ouverture d'aspiration 8 n'est pas symétrique comme dans l'exemple de réalisation représenté mais est au contraire disposée dans une certaine position angulaire par rapport à l'axe longitudinal du tube de mélange 4 (sens 9 de l'écoulement),10 l'ouverture d'affluence 5 de la paroi 6 du tube de mélange devrait se trouver dans la même position angulaire que l'ouverture d'aspiration 8. L'ouverture d'affluence 5 peut être constituée par un percage circulaire, mais des sections de l'ouverture d'affluence qui diffèrent de la forme circulaire sont particulièrement avantageuses lorsque le plus grand diamètre de section est disposé transversalement au sens 9 de l'écoulement dans le tube de mélange 4. Il s'est révélé avantageux que l'ouverture d'affluence 5 soit constituée par20 une fente transversale, c'est-à-dire disposée perpendiculairement au sens 9 de l'écoulement du tube de mélange 4, et avec une section rectangulaire. Toutefois, la section de l'ouverture d'affluence 5 peut être aussi de forme elliptique ou analogue.25 A l'ouverture d'affluence 5 peut en outre être raccordée avantageusement une autre conduite d'aspiration qui, par exemple, communique avec une autre chambre du réservoir, et dont l'épuisement est rendu possible par l'éjecteur 1 et par la dépression qui règne dans la région de l'ouverture d'affluence 5. R E V E N D I C A T IONS 1. Pompe à jet aspirant pour liquides facilement vaporisables, en particulier pour un carburant, comprenant une tuyère d'entraînement (2) disposée dans une conduite de liquide (7) et un tube de mélange (4) placé en aval de la tuyère d'entraînement (2) avec formation d'une ouverture d'aspiration (8), et dans lequel du liquide provenant de l'environnement de la pompe à jet aspirant (1) peut être15 entrainé par le liquide sortant de la tuyère d'entraînement (2), en traversant l'ouverture d'aspiration, caractérisée en ce qu'une ouverture d'affluence est ménagée dans une partie de la paroi latérale du tube de mélange (4) qui plonge dans le liquide environnant la pompe à jet aspirant (1). 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture d'affluence (5) se trouve dans la région d'entrée du tube de mélange (4), dans le voisinage de l'ouverture d'aspiration (8).25 3. Pompe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'à l'entrée du tube de mélange (4) est raccordée une buse réceptrice (3) d'une section considérablement agrandie, et l'ouverture d'affluence (5) se trouve immédiatement en aval de la buse réceptrice (3) dans30 le sens (9) de l'écoulement dans le tube de mélange (4). 4. Pompe selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'ouverture d'affluence (5) traverse la paroi (6) du tube de mélange (4) dans une direction inclinée d'un certain angle par rapport au sens (9) de l'écoulement dans le tube de mélange (4). 5. Pompe selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'ouverture d'affluence (5) présente une section de passage qui diffère de la forme circulaire, le diamètre maximal de la section se trouvant transversalement au sens (9) de l'écoulement dans le tube de mélange (4). 6. Pompe selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'ouverture d'affluence (5) est dirigée vers un fond (19) d'un récipient (16) qui renferme la pompe à jet aspirant (1) et le liquide de son environnement. 7. Pompe selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle (1) est disposée dans une conduite (7) de retour du carburant d'un moteur à combustion interne (12), qui mène à un réservoir de carburant (11), et se trouve dans une chambre additionnelle (16) du réservoir (11), laquelle est séparée dans l'espace d'une chambre (15) du réservoir qui est affectée au refoulement du carburant en direction du moteur à combustion interne (12). 8. Pompe selon une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'à l'ouverture d'affluence (5) est raccordée une conduite d'aspiration qui communique avec un autre volume de liquide.