Brevet FR2800426A1 — publié le 20010504

POMPE DE COMPRESSION ACTIONNEE PAR DIAPHRAGME DESCRIPTION ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION La présente invention concerne des pompes et, plus particulièrement, une pompe de compression actionnée par diaphragme, qui produit peu de force de friction pendant son fonctionnement en pompage. Les pompes de compression classiques sont de différentes conceptions, y compris le type alternatif, le type rotatif, le type à roue à ailettes ou le type à flux tourbillonnaire. Chacune des conceptions de pompe de compression connue produit beaucoup de force de friction et de chaleur. Pour minimiser la friction intervenant entre les pièces, on peut appliquer de l'huile de lubrification. En outre, du fait que la chambre à fluide dans une pompe de compression classique n'est pas dans un état parfait d'étanchéité à l'air, l'effet de compression du fluide n'est pas satisfaisant. RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été faite pour fournir une pompe de compression qui élimine les inconvénients cités ci-dessus. Un but de la présente invention est de fournir une pompe de compression qui maintient la chambre à fluide dans un état parfait d'étanchéité à l'air pendant son fonctionnement. Un autre but de la présente invention est de fournir une pompe de compression produisant peu de force de friction et de chaleur durant son fonctionnement. Selon un aspect de la présente invention, la pompe de compression comprend un cadre de base, un cylindre de pression fixé au cadre de base, le cylindre de pression ayant une chambre à fluide, une entrée de fluide et une sortie de fluide et un mécanisme de pompage de fluide monté entre le cadre de base et le cylindre de pression, le mécanisme de pompage de fluide comprenant un organe d'actionnement relié rigidement entre le cylindre de pression et le cadre de base, l'organe d'actionnement ayant un diaphragme hémisphérique intégré entraîné en un mouvement alternatif pour entrer et sortir de la chambre à fluide, pour aspirer du fluide dans la chambre à fluide par l'entrée de fluide et pour refouler le fluide hors de la chambre à fluide par la sortie de fluide, une bielle à mouvement alternatif pour entraîner en mouvement alternatif le diaphragme de l'organe d'actionnement, et une coupelle support reliée entre l'organe d'actionnement et la bielle à, mouvement alternatif, pour permettre au diaphragme de l'organe d'actionnement d'être déplacé en pénétrant et en sortant de la chambre à fluide dans le cylindre de pression. Selon un autre aspect de la présente invention, un clapet antiretour est monté dans l'entrée de fluide pour laisser le fluide passer depuis une source de fluide externe vers la chambre à fluide, et pour empêcher que le fluide s'échappe hors de la chambre à fluide en passant par l'entrée de fluide, et un deuxième clapet anti-retour est monté dans la sortie de fluide pour laisser le fluide passer et sortir de la chambre à fluide vers l'extérieur du cylindre de pression en passant par la sortie de fluide et empêcher que du fluide ne retourne à l'intérieur de la chambre à fluide. Selon encore un autre aspect de la présente invention, le cylindre de pression a une pluralité de gorges annulaires sur la paroi latérale arrière de sa bride arrière, et l'organe d'actionnement du mécanisme de pompage de fluide a une pluralité de brides d'accouplement mises en prise respectivement dans les gorges annulaires sur le cylindre de pression, pour isoler de façon étanche l'intervalle existant entre le cylindre de pression et l'organe d'actionnement. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en élévation d'une pompe de compression actionnée par diaphragme selon la présente invention. La figure 2 est une vue éclatée en perspective de la pompe de compression actionnée par diaphragme, représentée sur la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe de la pompe de compression actionnée par diaphragme, représentée sur la figure 1. La figure 4 est une vue éclatée en coupe de pompe de compression actionnée par diaphragme, représentée sur la figure 1. La figure 5 est une vue en coupe de la présente invention, représentant le liquide aspiré dans la pompe. La figure 6 est une vue en coupe de la présente invention, représentant le liquide expulsé de la pompe. DESCRIPTION DETAILLEE DU MODE DE REALISATION PREFERE En se référant aux figures 1 à 4, une pompe de compression actionnée par diaphragme, selon la présente invention, est globalement constituée d'un cylindre de pression 1, d'un mécanisme de pompage de fluide 2 et d'un cadre de base 3. Le cylindre à pression 1 comprend un corps de cylindre 11, une bride 12 réalisée d'une seule pièce avec une extrémité du corps 11, une chambre à fluide 13 définie dans le corps 11 et la bride 12, une entrée de fluide étagée 14 ménagée dans la paroi périphérique du corps 11 et mise en communication avec la chambre à fluide 13, une sortie de fluide étagée 15 ménagée axialement dans le corps 11, au centre, et disposée en communication avec la chambre à fluide 13, au moins une, par exemple, deux gorges annulaires 121 formées concentriquement sur la paroi latérale arrière de la bride 12 et une pluralité de trous de montage 122 s'étendant axialement dans la bride 12. La chambre à fluide 13 est constituée d'un espace de compression avant 132, défini dans le corps 11 et disposé en communication avec l'entrée de fluide étagée 14 et la sortie de fluide étagée 15, et un espace d'actionnement hémisphérique arrière 131, défini dans la bride 12. L'espace d'actionnement arrière 131 de ladite chambre à fluide 13 est un espace hémisphérique ayant un diamètre qui va graduellement en augmentant en allant vers l'arrière depuis ledit espace de compression 132 vers ledit cadre de base 3. L'espace de compression avant 132 est un espace cylindrique effilé ayant un diamètre allant graduellement en diminuant depuis l'espace d'actionnement arrière 131 vers la sortie de fluide étagée 15. Un clapet anti-retour 141 est supporté sur un élément élastique 142 dans l'entrée de fluide étagée 14, pour guider du fluide dans la chambre à fluide 13. Un raccord de tube 143 est fixé sur l'entrée de fluide 14 étagée à l'extérieur du corps 1, pour recevoir un tube d'entrée depuis une source de fluide (non représentée). Lorsque du fluide passe par le clapet anti- retour 141, 'ce clapet anti-retour 141 est simultanément forcé contre l'élément élastique 142, faisant que cet élément élastique 142 est comprimé (voir figure 5). Lorsque le fluide s'écoule en sens inverse depuis la chambre à fluide 13 dans l'entrée de fluide étagée 14, le clapet anti-retour 141 est forcé vers l'extérieur, provoquant l'arrêt du passage du raccord de tube 143, par la partie d'extrémité hémisphérique du clapet anti-retour 141 et, par conséquent, l'écoulement du fluide est stoppé et ne peut sortir du raccord de tube 143 (voir figure 6). Un clapet anti-retour 151 est monté dans la sortie de fluide étagée pour guider le fluide à sa sortie de la chambre à fluide 13. Un raccord de tube 153 est fixé sur la sortie de fluide étagée 15 à l'extérieur du corps 1, pour recevoir un tube de sortie (non représenté) pour permettre à du fluide comprimé d'être fourni de la chambre à fluide 13 à l'emplacement souhaité par le tube de sortie. Un élément élastique 152 est monté dans la sortie de fluide étagée 15 et est connecté entre le clapet anti-retour 151 et le raccord de tube 153. Lorsque du fluide sort de la chambre à fluide 13 en passant par l'entrée de fluide étagée, le clapet anti-retour 151 est forcé à comprimer l'élément élastique 152, permettant à du fluide de passer par la sortie de fluide étagée 15 (voir figure 6). Au contraire, lorsque le mécanisme de pompage de fluide 2 6 2800426 est déplacé vers l'arrière pour aspirer du fluide dans la chambre à fluide 13 par l'entrée de fluide étagée 14, le clapet anti-retour 151 est aspiré à l'intérieur, provoquant la fermeture du passage de la sortie de fluide 15 par la partie d'extrémité sphérique du clapet anti-retour 151 (voir figure 5). En se référant aux figures 1 à 4, le mécanisme de pompage de fluide 2 est constitué d'un organe d'actionnement 21, d'une tige de montage 22, d'une bielle 23 à mouvement alternatif et d'une coupelle support 24 rigide. La coupelle support 24 est reliée entre la tige de montage 22 et la bielle à mouvement alternatif. L'organe d'actionnement 21 comprend une plaque de montage 211 plate, une partie cylindrique avant 213 s'étendant axialement vers l'avant et un diaphragme de compression 212 hémisphérique relié d'une seule pièce entre la plaque de montage 211 plate et la partie cylindrique avant 213. La partie cylindrique avant 213 se monte dans l'espace de compression avant 132 de la chambre à fluide 13. Le diaphragme de compression hémisphérique 212 permet de monter la paroi périphérique de l'espace d'actionnement arrière 131 de la chambre à fluide 13, ayant une chambre hémisphérique 214 pour recevoir la coupelle support 24. La tige de montage 22 est fixée de façon rigide axialement sur la partie cylindrique avant 213 à l'intérieur de l'organe d'actionnement 21 ayant une extrémité arrière 221 filetée, suspendue dans la chambre 214 définie dans le diaphragme de compression 212 hémisphérique. La base de montage 211 plate comprend au moins une bride de couplage 2111, de préférence deux brides de couplage 2111 continues, en relief depuis sa paroi latérale avant et mise en prise respectivement dans des gorges annulaires 121 ménagées sur la bride 12 du cylindre de pression 1, une pluralité de trous traversants 2112 qui, respectivement, sont alignés avec les trous de montage 2112 sur la bride 12 du cylindre de pression 1. La coupelle support 24 sert à monter la paroi intérieure du diaphragme 212, comprenant un trou pour vis 231 disposé axialement au centre de sa face avant et visé sur l'extrémité arrière 221 filetée de la tige de montage 22. La bielle 23 à mouvement alternatif a une extrémité qui est reliée rigidement au centre de la coupelle support 24, du côté arrière. En se référant aux figures 1 à 4 de nouveau, le cadre de base 3 comprend une plaque inférieure 34 plate pour le montage, une plaque support 32 annulaire en relief depuis la plaque inférieure 34 plate, une enveloppe cylindrique 31 creuse, formée d'une seule pièce avec le diamètre intérieur de la plaque support annulaire 32 et définissant une chambre 311, et une douille d'axe 33 formée d'une seule pièce avec l'enveloppe cylindrique 31 au centre. La plaque support 32 annulaire comprend une pluralité de trous à vis 321. Une pluralité de vis d'ancrage 4 sont respectivement montées dans les trous de montage 122 sur la bride 12 du cylindre de pression 1 et les trous traversants 2112 sur la plaque de montage plate 211 de l'organe d'actionnement 21, et sont vissées dans les trous à vis 321 sur la plaque support annulaire 32 du cadre de base 3, pour fixer le cylindre de pression 1 et l'organe d'actionnement 21 sur le cadre de base 3, permettant à la bielle 23 à mouvement alternatif d'être insérée à travers la douille d'axe 33 et d'être connectée à un moteur d'entraînement 5 (voir également figure 5). En se référant aux figures 5 et 6, le moteur d'entraînement 5 comprend un moteur 51, une roue d'entraînement 52 couplée à l'arbre de sortie du moteur 51, une roue menée 54, une courroie de transmission 53 couplée entre la roue d'entraînement 52 et la roue d'entraînement 54, une manivelle 55 reliée rigidement au centre de la roue menée 54 et une liaison 56 couplée entre la manivelle 55 et la bielle 23 à mouvement alternatif. Lorsque le moteur 51 est démarré, la manivelle 55 est mise en rotation avec la roue menée 54, de manière à provoquer la mise en mouvements alternatifs de la bielle 23 à mouvement alternatif par la liaison 56. Lorsque la bielle 23 à mouvement alternatif est déplacée vers l'arrière, la partie cylindrique avant 213 et la tige de montage 22 sont déplacées vers l'arrière avec la bielle 23 à mouvement alternatif, provoquant de cette manière l'incurvation, vers l'intérieur, du diaphragme 212 (voir figure 5). Lorsque le diaphragme 212 est incurvé vers l'intérieur, une force d'aspiration est produite dans la chambre de fluide 13, pour attirer le fluide dans la chambre à fluide 13 par le clapet anti-retour 141, dans l'entrée de fluide 14. Au contraire, lorsque la bielle 23 à mouvement alternatif est déplacée vers l'avant, la partie cylindrique avant 213 est forcée dans l'espace de compression avant 132, dans la chambre à fluide 13, par la coupelle support 24 et la bielle 23 à mouvement alternatif et, en même temps, le diaphragme 212 est forcé à se déplacer vers l'avant dans l'espace d'actionnement arrière 131 de la chambre à fluide 13 par la coupelle support 24, provoquant de cette manière la compression et l'écrasement du fluide de la chambre à fluide 13, pour aller, en passant par le clapet anti-retour 151, dans la sortie de fluide 15. Du fait que l'organe d'actionnement 21 n'est pas en frottement contre la paroi intérieure du cylindre de pression 1 lorsque se produit le mouvement alternatif, peu de force est produite durant le fonctionnement de la pompe. Par conséquent, cette conception de pompe élimine l'application d'huile de lubrification et elle s'avère pratique à utiliser pour pomper du fluide, des gaz ou un fluide mélangé. Bien que seul un mode de réalisation de la présente invention ait représenté et décrit, il est évident que divers modifications et changements peuvent lui être apportés, sans quitter l'esprit et le champ de l'invention, telle que décrite. 2800426 REVENDICATIONS 1. Une pompe de compression à actionner par diaphragme, comprenant: un cadre de base (3), ledit cadre de base (3) comprenant une plaque inférieure (34) plate pour le montage, une plaque support (32) annulaire en relief par rapport à ladite plaque inférieure (34) plate, une enveloppe cylindrique (31) creuse, formée d'une seule pièce avec ladite plaque support (32) annulaire et définissant une chambre (311) et une douille d'axe (33) formée d'une seule pièce avec ladite enveloppe cylindrique (31); un cylindre de pression (1) fixé rigidement sur la plaque support annulaire (32) dudit cadre de base (3), ledit cylindre de pression (1) comprenant un corps cylindrique (11), une bride (12) formée d'une seule pièce avec une extrémité dudit corps (11) et fixée rigidement sur la plaque support (32) annulaire dudit cadre de base (3), une chambre à fluide (13) définie à l'intérieur dudit corps (11), une entrée de fluide (14) pour guider le fluide dans ladite chambre à fluide (13), un clapet anti-retour (141) monté dans ladite entrée de fluide (14) pour permettre au fluide de passer depuis une source de fluide externe vers ladite chambre à fluide (13), une sortie de fluide (15) pour guider du fluide hors de ladite chambre à fluide (13) et un deuxième clapet anti- retour (151) monté dans ladite sortie de fluide (15) pour laisser le fluide passer de ladite chambre à fluide (13) vers l'extérieur dudit cylindre à pression (1), ladite chambre à fluide (13) comprenant un espace de compression avant (132) cylindrique et un espace d'actionnement arrière (131); et un mécanisme de pompage (2), monté entre ledit cadre de base (3) et ledit cylindre à pression (1) est mis en mouvement alternatif pour attirer du liquide depuis le premier clapet anti-retour (141) dans ladite entrée de fluide (14) dans ladite chambre à fluide (13) et pour pomper du fluide pour le refouler de ladite chambre à fluide (13) vers l'extérieur dudit cylindre de pression (1) en passant par ledit deuxième clapet anti-retour (151), dans ladite sortie de fluide (15), ledit mécanisme de pompage de fluide (2) comprenant un organe d'actionnement (21), une tige de montage (22), une bielle (23) à mouvement alternatif et une coupelle support (24) rigide, ledit organe d'actionnement (21) comprenant une base de montage (211) plate reliée rigidement entre la bride (12) dudit cylindre à pression (1) et la plaque support (32) annulaire dudit cadre de base (3), une partie cylindrique avant (213) s'étendant vers l'avant, déplacée dans et hors de l'espace de compression avant (132) de ladite chambre à fluide (13), et un diaphragme de compression (212) relié entre ladite base de montage (211) plate et ladite partie cylindrique (213) avant et introduit et sorti de l'espace d'actionnement arrière (131) de ladite chambre à fluide (13), ladite tige de montage (22) étant fixée axialement rigidement à ladite partie cylindrique avant (213) et suspendue à l'intérieur dudit organe d'actionnement (21), ladite coupelle support (24) étant reliée entre ladite tige de montage (22) et ladite bielle (23) à mouvement alternatif, ladite bielle à mouvement alternatif (23) ayant une extrémité reliée à ladite coupelle support (24) et une extrémité opposée insérée par ladite douille d'axe (33) dudit cadre de base (3) afin 12 2800426 d'établir une connexion à un moyen d'entraînement externe. 2. La pompe de compression actionnée par diaphragme selon la revendication 1, dans lequel l'espace de compression avant (132) de ladite chambre à fluide (13) a un diamètre graduellement réduit depuis ledit espace d'actionnement arrière (131) vers ladite sortie de fluide (15), et la partie cylindrique avant (213) dudit organe d'actionnement (21) s'ajustant dans l'espace de compression avant (132) de ladite chambre à fluide (13). 3. La pompe de compression actionnée par diaphragme selon la revendication 1, dans laquelle ledit espace d'actionnement arrière (131) de ladite chambre à fluide (13) est un espace hémisphérique ayant un diamètre allant graduellement en augmentant en direction de l'arrière, depuis ledit espace de compression avant (132) vers ledit cadre de base (3). 4. La pompe de compression actionnée par diaphragme selon la revendication 1, dans laquelle ledit diaphragme (212) est un organe hémisphérique creux relié d'une seule pièce entre ladite base de montage (211) plate et ladite partie cylindrique avant (213). 5. La pompe de compression actionnée par diaphragme selon la revendication 1, dans laquelle ledit diaphragme (212) définit un espace hémisphérique (214) destiné à recevoir ladite coupelle support (24). 6. La pompe de compression actionnée par diaphragme selon la revendication 1, dans laquelle la bride (12) dudit cylindre à pression (1) comprend au moins une gorge annulaire (121), sur une paroi latérale arrière de celui-ci, et la base de montage (211) dudit organe d'actionnement (21) 13 2800426 comprend au moins une bride d'accouplement (2111) en relief depuis une paroi latérale avant de celle-ci et mise en prise respectivement dans la au moins une gorge annulaire (121) au niveau de la bride (12) dudit5 cylindre de pression (1).