Brevet FR2817594A1 — publié le 20020607

La présente invention est relative à un dispositif de pompage pour produits liquides pâteux ou sensibles à la turbulence tels par exemple que des peintures ou vernis. Lorsque l'on emploie une pompe à piston à double effet pour pomper ce genre de produits, le mouvement alternatif du piston présente deux inconvénients. A chaque inversion du sens de déplacement du piston, lorsqu'il arrive à l'un ou à l'autre des deux points morts, la vitesse du piston s'annule, ce qui a pour effet que le débit s'annule : cela entraîne une variation cyclique du débit et de la pression ce qui est très désavantageux. De plus lorsque le piston repart en sens inverse il peut se produire, avec certains produits liquides pâteux ou sensibles un phénomène de cavitation, qui peut entraîner une détérioration du produit. Le but à atteindre est d'obtenir, avec une pompe à piston à double effet, un écoulement aussi constant que possible. On a déjà proposé, par exemple dans le brevet US 5.550. 259, au nom de GRACO Inc., de piloter le moteur électrique, entraînant le piston, de façon à accélérer la vitesse du piston au voisinage d'un point mort, afin que l'inversion du mouvement se fasse dans un temps le plus court possible. Mais cela n'empêche pas qu'il y a une période de temps, aussi courte soit-elle, pendant laquelle la vitesse du piston est nulle et donc aussi le débit et la pression. La solution selon la présente invention consiste à employer au moins deux pistons, déphasés de sorte que lorsqu'un piston passe par son point mort, l'autre (ou les autres) soient toujours en mouvement, donc en phase de pompage, ce qui atténue les variations de pression. Lorsque le dispositif de pompage selon la présente invention comporte deux pistons ils sont décalés l'un par rapport à l'autre d'une demi-phase. Lorsqu'il y a trois positions, ils sont décalés les uns par rapport aux autres de un tiers de phase ; lorsqu'il y a quatre pistons ils sont décalés d'un quart de phase etc... Donc lorsqu'il y a"n"pistons ils sont décalés les uns par rapport aux autres de 1/n phase. De préférence le moteur qui entraîne les pistons est piloté par un programme qui imprime audit moteur des variations de vitesses pour compenser les variations de débit qui se produisent. A titre d'exemple non limitatif, et pour faciliter la compréhension de l'invention on a représenté aux dessins annexés : - Figure 1, une vue schématique, en élévation latérale, d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. - Figure 2, une vue de face du dispositif de la figure 1. - Figure 3, un diagramme illustrant le fonctionnement du dispositif des figures 1 et 2. - Figure 4, une vue schématique d'une variante de la figure 2. En se reportant à ces figures, on voit que le dispositif de pompage selon l'invention comporte deux pompes la et lb, qui sont chacune des pompes à piston à double effet, ces pompes pouvant avantageusement être du type dit"à quatre billes" c'est-à-dire qu'elles sont constituées par un piston se déplaçant d'un mouvement alternatif dans un cylindre lequel est muni à chacune de ses extrémités d'un clapet d'admission et d'un clapet de refoulement. Lorsqu'un piston descend il refoule le liquide se trouvant dans la chambre basse du cylindre à travers un clapet de refoulement se trouvant à la base du cylindre, tout en aspirant du liquide dans la chambre haute à travers un clapet d'admission ; lorsque ledit piston remonte il refoule le liquide se trouvant dans la chambre haute et aspire du liquide dans la chambre basse. Ce genre de pompe à piston à double effet et à quatre clapets est connu et n'est donc pas décrit de façon plus détaillée. Chaque piston est animé d'un mouvement alternatif au moyen d'une transmission qui, comme représenté à titre d'exemple, peut être du type bielle-manivelle. Cette transmission comporte un disque rotatif ou volant 2a, 2b, auquel est attelée une bielle 3a, 3b elle-même reliée à son autre extrémité à un coulisseau 4a, 4b se déplaçant le long d'un moyen de guidage 5a, 5b. La tige 6a, 6b de chaque piston de la pompe la, 1 b est reliée au coulisseau 5a, Sb. Les deux disques 2a, 2b sont entraînés par un moteur unique 7 auquel ils sont reliés par un réducteur 8. Le moteur 7 est piloté par un programme électronique 9 auquel il est relié par un conducteur 10. Ce programmateur est relié à des détecteurs de pression Il qui sont disposés au refoulement des chambres hautes et basses des pompes la et 1 b. Comme cela apparaît sur la figure 2 les deux transmissions bielles-manivelles sont décalées l'une par rapport à l'autre de 90 ; de sorte que lorsque le piston 6a de la pompe la est à son point mort haut, où sa vitesse est nulle, le piston 6b de la pompe lb est dans une position pour laquelle sa vitesse (et donc son débit) est maximum. Il en résulte que l'augmentation du débit de la pompe lb compense, au moins partiellement, la diminution du débit de la pompe 1 b, comme cela apparaît sur la courbe de la figure 3. On voit ainsi qu'en utilisant deux pompes et en les décalant d'une demi-phase on lisse les variations de pression. Pour synchroniser les pompes, qui doivent rester complètement décalées de 1/n phase (90'avec 2 pompes), on utilise avantageusement n engrenages, solidaires des n manivelles. Ces n engrenages sont entraînés les uns par les autres, l'un d'entre eux recevant la puissance du moteur électrique au travers de son réducteur de vitesse 8. Dans les figures 2 et 4, les deux engrenages 2a, 2b sont en même temps les deux manivelles, ce qui assure la permanence du décalage de 90 (1/2 phase). Il est bien évident que l'on obtiendra un meilleur lissage des variations de pression en utilisant trois, quatre pompes ou même plus. Si l'on utilise trois pompes, il faudra les décaler de 60 , c'est-à-dire d'un tiers de phase. Et si l'on utilise quatre pompes, il faudra les décaler de 45 , c'est-à-dire d'un quart de phase. En d'autres termes si l'on utilise"n"pompes il faudra les décaler de 180 /n degrés ou encore de 1/n phase. Mais il est bien évident que la multiplication des pompes va entraîner une augmentation très importante du prix de revient du dispositif de pompage. En conséquence, selon la présente invention, on combine le fait de disposer n pompes, n étant égal ou supérieur à 2, et le fait de piloter la vitesse du moteur de façon à faire varier, en l'augmentant, la vitesse des pistons aux moments appropriés afin de lisser les variations de la pression de sortie du dispositif. La meilleure solution serait, de disposer d'un moteur pour chaque pompe ; de sorte que la vitesse de déplacement d'un piston d'une pompe puisse varier indépendamment de celle de l'autre (ou des autres) pompes. Mais cela impliquerait alors de disposer de moyens pour rétablir à la fin de chaque cycle le synchronisme entre les pompes. Avec les moyens de calcul actuels, obtenus par un ordinateur, cela est possible, mais risque d'être assez coûteux. Selon la présente invention la boîte électronique de commande 9 est dotée d'un programme qui commande la variation de la vitesse de rotation du moteur 7 en fonction des variations de la somme des pressions de sortie, détectées par les capteurs Il, et donc la variation des vitesses des deux pistons 6a et 6b pour lisser au mieux les variations de la courbe de la somme des pressions (courbe en trait épais, figure 3). Sur la figure 3, on a représenté les débis dans un système à deux pompes la, lb décalées de 90 . La courbe en traits continus A illustre le débit de la pompe la ; la courbe B en pointillés illustre le débit de la pompe Ib : la courbe en trait épais C illustre la somme des débits des deux pompes. Comme on le voit, sans le dispositif électronique de correction 9, on obtient une sinusoïde de fréquence double et d'amplitude très faible. Grâce au dispositif électronique 9 qui, à partir des signaux en provenance des capteurs 10, commande des variations de vitesse du moteur 7 aux moments appropriés on obtient une courbe pratiquement droite, comme illustré par la courbe en tiretés D. Selon une variante de réalisation de l'invention illustrée à la figure 4 il est possible de faire varier le volume total du débit émis par une pompe par rapport à celui émis par la ou les autres pompes. Selon cette figure on voit que le disque 2b comporte une fenêtre radiale 12 qui permet de faire varier la distance par rapport au centre du point de fixation de la bielle 3b au disque 2b. Cette disposition peut être particulièrement utile lorsque le dispositif de pompage doit pomper des liquides différents devant être mélangés dans des proportions variables. Bien évidemment cette disposition n'est pas limitée au cas où il y a deux pompes, pour pomper deux liquides différents : elle peut être utilisée avec"n" pompes et"n"liquides différents. Le fait de disposer au moins deux pompes permet d'une part de lisser les variations de pression et d'autre part d'avoir des déplacements des pistons des pompes moins rapides, ce qui évite les phénomènes de cavitation ou turbulences qui peuvent affecter certains liquides fragiles. Il est à noter que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation de la transmission du mouvement rotatif du moteur 7 en un mouvement alternatif du piston 6 au moyen d'une transmission par bielle-manivelle. En effet tout autre moyen mécanique connu, cames par exemple, peut être employé. Ce qui importe c'est que ce moyen de transmission permette un décalage des pompes les unes par rapport aux autres de 1/n phase, n étant le nombre de pompes. Selon une variante de réalisation de l'invention les conducteurs 12 ne sont pas uniquement destinés à recevoir les indications de pression de refoulement en provenance des capteurs 10, mais sont également utilisés pour transmettre des signaux à des moyens, tels que des électro-valves, permettant de faire varier le débit des pompes, sans faire varier leur pression de refoulement. La régulation électronique réalisée par le système électronique 9 permet non seulement de lisser les variations de pression du débit total des n pompes, mais aussi de compenser les variations de consommation du liquide pompe qui peuvent se produire en aval. On peut également, comme cela est connu, disposer un ou plusieurs accumulateurs en aval du dispositif de pompage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pompage pour produits liquides pâteux ou sensibles du type comportant une pompe à piston à double effet, caractérisé par le fait qu'il comporte n pompes (n étant égal ou supérieur à 2) dont le déplacement des pistons soient décalés les uns par rapport aux autres de 1/n phase. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'entraînement des pompes (la, lb,... In) est réalisé par un moteur électrique (7), la transmission du mouvement rotatif dudit moteur (7) en un mouvement alternatif des pistons (6a, 6b,... 6n) étant réalisée par des moyens mécaniques de transmission permettant également de décaler les mouvements desdits pistons (6a, 6b,... 6n) les uns par rapport aux autres, de 1/n phase, n étant le nombre de pompes (1 a, 1 b,... 1 n), n étant égal ou supérieur à 2. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le moyen mécanique de transmission comporte un jeu de n engrenages (2a, 2b... 2n) assurant le décalage de 1/n phase et la synchronisation des n pompes. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le moyen mécanique comporte des transmissions de type bielle-manivelle pour entraîner les pompes. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'il comporte deux pompes (la, lb) entraînés chacune par une bielle (3a, 3b) attelée à un disque (2a, 2b) entraîné par le moteur (7) les points d'attelage desdites bielles (3a, 3b) aux disques (2a, 2b) étant décalés de 90 . 6. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, dans lequel les n pompes (la, lb... In) pompent le même liquide. 7. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, dans lequel une ou plusieurs des n pompes (la, 1 b... 1 n) pompent un liquide différent des autres. 8. Dispositif selon les revendications 5 à 7, dans lequel un ou plusieurs des points de liaison entre la bielle (3b) la pompe (lob) et le disque correspondant (2b) peuvent être déplacés radialement de façon à pouvoir faire varier le débit de cette pompe (lob) par rapport aux autres (la). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la vitesse de rotation du moteur d'entraînement (7) des pompes 1 a, 1 b... 1n) est piloté par un programmateur (9) relié par des conducteurs (10) à des capteurs (11) de pression de refoulement des pompes (la, lb... ln) de façon à faire varier la vitesse des pistons (6a, 6b... 6n) aux points appropriés de façon à d'une part lisser les variations de pression et d'autre part à compenser les variations de consommation du liquide pompé qui peuvent se produire en aval. 10. Dispositif selon la revendication 9, dans lequel les conducteurs (10) servent à piloter des moyens faisant varier le débit des pompes sans faire varier leur pression de refoulement à partir de capteurs de pression (11) disposés à la sortie ou en aval des pompes (1).