Brevet FR2934332A1 — publié le 20100129

La présente invention concerne une pompe de dosage à membrane et à commande hydraulique. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La membrane d'une pompe de dosage à membrane à corn- mande hydraulique est située entre un corps de pompe qui comprend la chambre hydraulique de commande et une tête de pompe qui délimite, avec la membrane, la chambre de pompage ou de travail, où aboutit le canal d'aspiration et d'où repart le canal de refoulement de la pompe. L'état de la technique le plus proche est constitué par le document FR 2 670 537. Ce document décrit une pompe à membrane à commande hydraulique pour pressions élevées, dans laquelle la membrane, située entre la chambre hydraulique de commande et la chambre de travail ou de pompage, est composite et comprend, entre deux membranes métalliques minces, une membrane intermédiaire épaisse en matière synthétique, de résistance élevée à l'écrasement et en forme de voûte déformable élastiquement dont le côté concave est tourné vers la chambre de travail. La membrane intermédiaire permet ainsi de disposer d'un volume intermédiaire que l'on peut sur-veiller et constitue un ressort de rappel de la membrane formant assistance à l'aspiration. Le matériau de cette membrane est un matériau synthétique présentant une haute résistance à la compression (de l'ordre de > 500 kg/cm2 sans déformation). On citera pour illustrer ce genre de matériau, des produits connus commercialement sous les noms de POM (polyacétate), ARNITE ou PEEK. Les membranes métalliques sont quant à elles rela- tivement coûteuses, et difficiles à fabriquer en petites quantités. En outre, la membrane intermédiaire ne peut pas être suffisamment ajustée dans le corps de détection et un jeu de fonctionnement existe, siège de micro bulles gazeu- ses entre les membranes métalliques minces et la membrane centrale, ce qui réduit le rendement de la pompe et nuit à k- la précision du dosage. Par ailleurs, ce jeu d'assemblage est source d'un mouvement lors des cycles de pompage qui nuit à la longévité de la pompe. Enfin en cas d'une surabondance d'huile hydraulique dont la cause peut être l'étranglement ou la fermeture de la canalisation d'aspiration, la membrane est fortement plaquée contre la tête de pompe, sur le débouché des canaux d'aspiration et de refoulement et ces débouchés viennent marquer l'une des membranes métalliques. Ce phénomène peut provoquer à la longue une destruction de la membranne plaquée. OBJET DE L'INVENTION La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a donc pour objet une pompe de dosage à membrane et à commande hydraulique, comportant un corps et une tête de pompe entre lesquelles est montée une membrane composite possédant une membrane épaisse dans une matière à mémoire de forme, en forme de voûte dont la concavité est tournée vers la chambre de pompage, caractérisée en ce que ladite membrane épaisse comporte un rebord périphérique cylindrique incompressible pour son serrage direct entre le corps et le tête de pompe. Ce cylindre périphérique constitue un talon d'accrochage de la membrane qui s'oppose à son glissement entre le corps et la tête de pompe et qui évite les phénomènes d'usure et de destruction de la membrane. De manière préférée, ce rebord cylindrique, de dimension axiale supérieure à l'épaisseur maximale de la mem- brane épaisse s'étend de part et d'autre de la membrane épaisse et de manière également répartie. Dans un autre mode de réalisation, le rebord n'est présent qu'en saillie d'une face de la membrane, celle dépourvue de concavité. Cette membrane épaisse est avantageusement en ma- tière synthétique semi-rigide, à haute caractéristique élastique, par exemple une matière plastique dure dénommée � pom � (polyoxyméthylène) ou � peek � (polyetheretheracétone). Dans un deuxième mode de réalisation, cette mem- brave est composite avec une partie épaisse placée entre deux membranes externes minces, en matière synthétique souple et pincées avec écrasement contre la partie épaisse à l'intérieur du rebord périphérique. Lesdites membranes externes sont en matière syn- thétique souple, obtenues en forme par moulage ou usinage, par exemple en polytétrafluorure d'éthylène (PTFE) ou en l'un des membres de la famille des PTFE. Cette matière pré-sente en outre l'avantage de pouvoir être déformée par écrasement avec étanchéité sur la partie épaisse qui se trouve entre elles lors du pincement du rebord périphérique entre le corps et la tête de pompe. De manière préférée, la membrane sera conique avec sa pointe dirigée vers la chambre de travail et sur l'axe de celle-ci, c'est-à-dire sur l'axe du piston de cette chambre de travail. Dans une variante de réalisation de cette membrane, son épaisseur est décroissante de la périphérie vers le centre. Par exemple, l'angle au sommet de la face concave de la membrane est inférieur à celui de sa face convexe. Cette disposition favorise la déformation de la membrane vers le centre. Dans une autre variante, la membrane aura la forme d'une calotte sphérique avec une épaisseur moindre au centre. Le rebord cylindrique favorise, par la rigidité de montage de la périphérie de la membrane, un rappel du retour de celle-ci vers sa forme au repos lors de la phase d'aspiration. La dimension axiale du rebord périphérique sera en 35 rapport avec les logements dans lesquels il sera placé, au M- moment du montage de la membrane entre le corps et la tête de la pompe et en rapport avec l'épaisseur totale de la membrane à proximité de ce rebord de manière que le serrage complet de la tête sur le corps de la pompe provoque un écrasement substantiel des membranes fines sur la partie épaisse, par exemple de l'ordre du quart de leur épaisseur. La membrane comporte, de manière connue un dispositif de détection de rupture de l'une ou l'autre des membranes minces externes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de sa réalisation à titre non limitatif. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi 15 lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe partielle schématique montrant une pompe de dosage équipée d'une membrane selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe partielle d'une 20 pompe de dosage avec une membrane conforme à l'invention, selon une seconde réalisation, - la figure 3 est une vue élargie partielle de la figure 2. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 25 La partie de la pompe 1 (par exemple de dosage) représentée à la figure de façon schématique illustre en coupe une membrane de travail 3 pincée périphériquement entre un corps généralement cylindrique 5 et une tête 7 au moyen de goujons 8. La membrane de travail 3 est soumise à 30 la variation de volume d'une chambre hydraulique 11 (rem-plie d'huile hydraulique) provoquée par le déplacement alternatif - voir flèches - d'un piston 9, et transmet cette variation de volume à une chambre de pompage 13 limitée par la tête 7 et dans laquelle débouchent un orifice d'aspira- 35 tion 15 et d'un orifice de refoulement 17 du fluide à do- ser. La membrane 3 est épaisse en un matériau synthétique semi-rigide à haute caractéristique élastique. Elle possède au repos une face 3a tournée vers la chambre 11 sensiblement plane et une autre face 3b est de forme générale conique avec son sommet sensiblement sur l'axe du pis-ton 9 et sa concavité tournée vers la chambre de pompage 13. Ainsi, l'épaisseur de cette membrane décroît de la périphérie vers le centre. La concavité peut affecter la forme d'une calotte sphérique. La périphérie de la membrane 3 comporte un rebord cylindrique de périphérie 21, débordant de la face plane 3a de la membrane 3 et dont l'axe est sensiblement confondu avec l'axe de la pompe. Le rebord 21 coiffe à faible jeu dans un bossage interne complémentaire 23 formé dans le corps 5 de pompe. Le bord externe de la membrane est ainsi radiale-ment encastré dans le corps de pompe et immobilisé contre tout mouvement radial qui pourrait naître de la déformation élastique du centre de la pompe lors des cycles de pompage. La membrane se comporte comme un ressort. En effet, au moment du refoulement, le fluide sous pression de la chambre 11 bombe la membrane et plus précisément son centre en direction de la tête 7 de la pompe, réduisant ainsi le volume de la chambre de pompage. La force à fournir pour le refoulement sert à refouler le fluide par le conduit 15 et sert à vaincre la raideur de la membrane 3 pour la déformer élastiquement. L'énergie consommée à cette déformation est emmagasinée dans la membrane qui la restitue au moment de l'aspiration en retournant à sa forme initiale. L'aspiration est alors principalement due à ce retour élastique de la membrane qui est beaucoup plus puissant que l'aspiration qui aurait été obtenue par la mise en dépression de la chambre hydraulique, opérant sur une membrane souple. Cette disposition est particulièrement intéressante 5 pour les pompes à faible débit (inférieur au litre par heure). A la figure 2, on retrouve certains des éléments décrits avec les mêmes références. Ici, la membrane 3 est composite et comporte une partie intérieure épaisse semi-rigide 19 en matière synthétique à haute caractéristique élastique et deux membranes minces externes 25a et 25b disposées de part et d'autre de celle-ci, en contact intime avec ses faces latérales. Les membranes externes 25a et 25b sont en matière plastique souple résistante aux produits chimiques et apte à l'écrasement telle que le polytétrafluorure d'éthylène (PTFE). Leur épaisseur est faible, d'environ 0,8mm pour un diamètre de membrane d'environ 50mm. La partie intérieure 19 peut être en matière plastique de type dite �pom� ou �peek �, relativement dure et à haute caractéristique élastique et à mémoire de forme. La partie intérieure 19 est de forme générale conique avec son sommet sensiblement sur l'axe du piston 9 et sa concavité au repos tournée vers la cambre de pompage. Les faces latérales coniques opposées 27, 29 de la partie intérieure 19 donc les membranes minces 25a et 25b n'ont pas tout à fait le même angle A, Al au sommet de sorte que l'épaisseur de cette partie décroît de la périphérie vers le centre (l'angle au sommet Al de la face tournée vers la chambre hydraulique 11 étant plus ouvert que l'angle au sommet A de la face tournée vers la chambre de pompage 13). La périphérie de la partie intérieure 19 comporte un rebord cylindrique de périphérie 31, débordant de part et d'autre de chacune des faces concave et convexe de la partie intérieure 19 et dont l'axe est sensiblement confondu avec l'axe de la pompe. Le rebord 31 est reçu à faible jeu dans un logement interne complémentaire 33 formé dans la tête 7 et dans le corps 5 de pompe, tandis que les membranes externes 25a et 25b sont serrées par la tête et le corps contre la zone de la partie 19 immédiatement adjacente au rebord cylindrique, à l'intérieur de celui-ci, zone qui est une couronne plate 35 de largeur de l'ordre de 5mm (4-7mm). Un bourrelet circulaire 37 est formé dans la partie épaisse 19 au niveau de la couronne 35 (voir figure 3 sur laquelle la plupart des éléments déjà décrits sont représentés avec les mêmes références). Un ancrage est ainsi réalisé par serrage et écrase- ment partiel des membranes minces (de l'ordre de 20 à 30 % de leur épaisseur), sur chaque face de la partie épaisse. Cette incrustation est favorable au maintien du contact intime des membranes extérieures avec les faces de la partie intérieure et à la réalisation d'une bonne étanchéité péri- phérique. Le rebord cylindrique 31 est de dimension axiale telle qu'il constitue un gabarit de serrage du montage de la tête de pompe 7 sur le corps 5. En effet, après mise en place de la membrane 3 (l'ensemble de la partie épaisse 19 et des membranes minces 25a et 25b maintenues par le talon 31) dans le logement 33 entre le corps de pompe 5 et la tête de pompe 7, on serre ensuite la tête contre le corps par les goujons d'assemblage jusqu'à obtenir les contacts du fond du logement 33 et du corps 5 avec les extrémités axiales du rebord cylindrique 31. Pendant ce serrage, les membranes minces 25a et 25b ont été écrasées de façon identique et opposée sur chacune des faces de la couronne 35 de la partie épaisse. De manière connue, la membrane 3 comporte un dispo- sitif 39 de détection de rupture d'une membrane mince ex- terne 25b ou 25b, qui consiste par exemple en un ensemble de deux trous traversants 41 formés dans l'épaisseur de la partie épaisse 19, par exemple à l'intérieur de la couronne 35, d'un canal de collecte 43 radial et communiquant avec les trous 41 et pourvu d'un clapet anti-retour 45. En aval 1L de ce clapet 45, le dispositif comporte des moyens pour constater ou non la présence d'un débit ou d'une pression de fluide. Ce dispositif sert également à purger le gaz empri-5 sonné au montage entre les membranes minces 21a et 21b et la partie épaisse 19. REVENDICATIONS1. Pompe de dosage (1) à membrane (3)avec une chambre de pompage (13) et une chambre hydraulique (11), comportant un corps (5) et une tête (7) de pompe entre les- quelles est montée une membrane (3) épaisse dans une matière à mémoire de forme, en forme de voûte au repos dont la concavité est tournée vers la chambre de pompage (11), caractérisée en ce que ladite membrane épaisse (3) comporte un rebord périphérique cylindrique (21,31) incompressible, de serrage direct de la membrane épaisse entre le corps (5) et la tête (7) de pompe. 2. Pompe de dosage (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite membrane épaisse (3) est en une matière plastique dure dénommée � pom � ou � peek �. 3. Pompe selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que ladite membrane épaisse constitue la partie intérieure (19) d'une membrane composite (3) comportant de part et d'autre de cette partie intérieure une membrane mince (25a,25b) pincée avec écrase- ment contre la partie épaisse à l'intérieur du rebord périphérique (31). 4. Pompe de dosage (1), selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites membranes externes (25a,25b) sont en matière synthétique souple, chimiquement passive à l'égard du fluide pompé et apte à s'écraser avec étanchéité sur la partie épaisse intérieure (19) au montage serré de son rebord périphérique (31) entre le corps (5) et la tête (7) de pompe. 5. Pompe de dosage (1), selon l'une des revendica-30 tions précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur de la membrane (3) est décroissante de la périphérie vers le cen- tre. 6. Pompe de dosage (1), selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la dimension 35 axiale du rebord périphérique (31) est en rapport avec leslogements dans lesquels il sera placé au moment du montage de la membrane entre le corps et la tête de la pompe et en rapport avec l'épaisseur totale de la membrane à proximité de ce rebord de manière que le serrage complet de la tête sur le corps de la pompe provoque un blocage radial de la partie épaisse (19) de la membrane et un écrasement substantiel des membranes fines (25a,25b) sur cette partie épaisse. 7. Pompe de dosage (1) selon la revendication 1 ou 10 la revendication 2, caractérisée en ce que ledit rebord pé- riphérique (21) est en saillie d'au moins l'une des faces (3a,3b) de la membrane (3). 8. Pompe de dosage (1), selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que ladite membrane (3) 15 comporte un dispositif de détection de fuite (39) d'une membrane mince externe (25a,25b), lequel peut comporter au moins un trou traversant (41) formé dans la partie intérieure épaisse (19) et menant à un clapet anti-retour (45) et à un capteur de fuite du fluide. 20 9. Pompe de dosage (1), selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit clapet anti-retour (45) participe a l'extraction du gaz éventuel entre les membranes minces (25a,25b) et la partie épaisse {19) et donc contribue à l'application solidaire des membranes minces (21) 25 contre la partie épaisse (19). 10. Pompe de dosage (1) selon la revendication 9, caractérisée en ce que les membranes externes minces (25a,25b) s'écrasent sur la partie épaisse (19), contre au moins un bourrelet circulaire (37) de cette dernière. las