Brevet FR2891322A1 — publié le 20070330

Pompe pour fluide comprenant un stator et une membrane vibrante La présente invention concerne une pompe basée sur le principe de membrane vibrante et son utilisation en tant que pompe pour fluides présentant une viscosité élevée à basse température (diesel et urée par exemple). Les pompes à membrane vibrante (soumise à un train d'ondes progressives) existent depuis de nombreuses années et ont été développées pour palier aux inconvénients des pompes centrifuges, notamment en matière de complexité et d'usure mécanique. Ainsi, le brevet EP 412856 divulgue une pompe à membrane vibrante circulaire, excitée à sa périphérie par un organe vibrant de type électromagnétique et où le fluide entre par la périphérie et est refoulé par le centre. Le brevet EP 8806650 couvre un perfectionnement de ce type de pompe qui consiste à munir le boîtier de la pompe (c.à.d. le corps creux en forme de disque dans lequel la membrane vibre) d'un convergent de la périphérie vers le centre et ce afin d'augmenter la puissance de pompage. La membrane vibrante de ce type de pompe est généralement une membrane élastomérique qui présente comme inconvénient d'être plus fragile (moins résistante à la fatigue notamment) à froid. Or, certains fluides (diesel, solutions d'urée...) ont justement comme inconvénient de présenter une viscosité plus élevée à froid, ce qui tend encore à réduire la durée de vie de la membrane. La présente invention vise à résoudre ce problème en proposant une pompe pour fluide comprenant un stator et une membrane vibrante, et intégrant un dispositif susceptible de chauffer le fluide à pomper dans sa membrane et/ou son stator. La pompe selon l'invention comprend un stator (ou boîtier) de forme quelconque, par exemple cylindrique, parallélépipédique ou en forme de disque, destiné à être immergé dans le liquide à pomper. Les membranes vibrantes associées ont dès lors respectivement une forme cylindrique, rectangulaire ou circulaire. Les stators en forme de disque comprenant une membrane circulaire conviennent bien en pratique notamment pour les pompes destinées à des réservoirs à diesel ou à urée pour véhicules. En effet, de telles pompes présentent un faible encombrement et peuvent aisément être placées sur le fond dudit réservoir. La pompe selon l'invention est destinée à pomper (faire circuler) un fluide. Elle est avantageusement utilisée pour des fluides présentant une viscosité élevée à basse température. En particulier, il peut s'agir de diesel (qui présente une viscosité de 10 à 50 centistokes à -20 C) ou d'une solution d'urée destinée à être injectée dans les gaz d'échappement d'un véhicule pour en réduire la teneur en NOx (et qui présente une viscosité de 1 à 1000 centistokes pour des températures allant de l'ambiance à la température de solidification (pour une solution d'urée à 32% : -11 C)). Quelle que soit la forme de stator choisie, il est avantageux de le munir d'un convergent dans le sens de circulation du fluide, pour augmenter le débit et la pression disponibles. La pompe selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs membranes vibrantes. Dans ce dernier cas, elle comprend de préférence au moins une paire de membranes vibrant en opposition de phases, ce qui permet de réduire la transmission de vibrations au stator et, dans le cas des membranes excitées par voie électromagnétique, de réduire les interférences électromagnétiques (voire demande co-pendante au nom de la demanderesse). Dans ce cas, de manière avantageuse, chaque membrane est contenue dans un boîtier spécifique, ce qui revient à cloisonner le stator de la pompe. Dans ce cas, de manière particulièrement avantageuse, la cloison de séparation entre les membranes a également une forme contribuant à la formation du convergent. On veillera à adapter la nature des matériaux constitutifs du stator et de la membrane à la résistance chimique du milieu où la pompe doit être immergée. De manière préférée, le stator est à base d'une matière plastique résistant à la corrosion, tel que PPS (polysulfure de phénylène) , POM (polyoxyméthylène), PPA (polyphtalamide) ou PA (polyamide). La membrane peut être en tout matériau approprié (par exemple en un élastomère ou un métal résistant à la corrosion) et d'une épaisseur appropriée pour qu'elle puisse être le siège d'ondes progressives. De préférence, la membrane est excitée en une extrémité (celle par où le fluide à pomper est alimenté) par un dispositif adéquat, de préférence de type électromagnétique. Le dispositif de chauffage selon l'invention peut être de tout type connu. Il peut être intégré au stator et/ou à la membrane et de préférence, à cette dernière. 2891322 3 Il s'agit de préférence d'une résistance chauffante. En pratique, un filament chauffant intégré à la membrane ou à la surface interne du stator donne de bons résultats. Selon une variante avantageuse, le dispositif de chauffage est un filament chauffant intégré à la membrane de toute manière appropriée: surmoulage du filament enroulé par de l'élastomère; collage du filament enroulé sur la membrane; insertion du filament enroulé entre 2 membranes collées...Le surmoulage d'un filament enroulé par de l'élastomère est préféré. Le ou les filament(s) intégré(s) dans la membrane ou dans le stator peuvent être chauffés par conduction ou par induction. Selon une variante particulièrement avantageuse, le filament peut être profilé de manière à assister le mouvement ondulatoire de la membrane. Ainsi par exemple, son diamètre pourra être réduit de l'entrée de la pompe vers la sortie de celle-ci. Alternativement ou en outre, la membrane peut être pourvue de nervures de renforcement présentant un tel profil. L'avantage d'un tel profil de nervures et/ou de filament réside dans le fait que l'amplitude des oscillations imposées par l'actuateur peut être réduite en tirant profit de l'amplification naturelle des oscillations le long de la membrane. La présente invention concerne également l'utilisation d'une pompe telle que décrite ci-dessus en tant que pompe à diesel ou à additif de dépollution d'un véhicule, tel que l'urée par exemple. La présente invention concerne également un réservoir à diesel ou à additif de dépollution comprenant une telle pompe en son sein. Ce réservoir comprend de préférence en son sein une pompe à membrane circulaire vibrante, excitée à sa périphérie par un organe vibrant de type électromagnétique, vibrant dans un stator en forme de disque ayant une entrée de carburant périphérique et une sortie de carburant centrale. Les figures 1 et 2 illustrent deux variantes de la présente invention. Sur ces figures, des n identiques désignent des éléments similaires. La figure 1 représente une pompe comprenant 1 membrane (1) vibrante comprise dans un stator (2) et excitées en sa périphérie par un dispositif électromagnétique (actuateur (4), non représenté sur cette figure, mais bien à la figure 2) qui lui confère un mouvement oscillant qui permet de faire circuler un fluide (ce qui est schématisé par des flèches). Le fluide à pomper entre par la périphérie du stator et il sort vers le haut, dans la partie centrale (comme indiqué 2891322 -4 par les flèches). A la fois la membrane et le stator sont équipés d'un filament chauffant (3). La figure 2 représente une pompe dont seule la membrane (1) comprend un filament chauffant intégré (3). Ce filament est profilé de manière à pouvoir réduire l'amplitude des oscillations induites par l'actuateur (4), comme expliqué précédemment. 2891322 -5 REVENDICATIONS 1 - Pompe pour fluide comprenant un stator et une membrane vibrante, caractérisée en ce qu'elle intègre un dispositif susceptible de chauffer le fluide à pomper dans sa membrane et/ou son stator. 2 - Pompe selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la membrane est circulaire et que le stator est en forme de disque. 3 - Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu' elle permet de faire circuler un fluide et que le stator est muni d'un convergent dans le sens de circulation du fluide. 4 - Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce comprend au moins une paire de membranes vibrant en opposition de phases. - Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la membrane est excitée en une extrémité par un organe vibrant de type électromagnétique. 6 - Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de chauffage est un filament chauffant intégré à la membrane ou à la surface interne du stator. 7 - Pompe selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le filament chauffant est intégré à la membrane par surmoulage d'un filament enroulé à l'aide d'élastomère. 8 - Pompe selon la revendication précédente, caractérisée en ce le filament a un diamètre qui diminue de l'entrée de la pompe vers la sortie de celle-ci. 9 - Utilisation d'une pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes en tant que pompe à diesel ou à additif de dépollution d'un véhicule. - Réservoir à diesel ou à additif de dépollution comprenant en son sein une pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une membrane circulaire vibrante, excitée à sa périphérie par un organe vibrant de type électromagnétique, vibrant dans un stator en forme de disque ayant une entrée de carburant périphérique et une sortie de carburant centrale.