Brevet FR2987406A1 — publié le 20130830

POMPE DE DOSAGE DE PEINTURE. La présente invention concerne de manière générale une pompe de dosage à engrenage, en particulier pour doser des peintures liquides à distribuer dans des installations industrielles de peinture, comme chez des 5 constructeurs automobiles par exemple. Les peintures polymérisables aux ultra violets (UV) peuvent présenter plusieurs avantages dans le secteur automobile. En effet, leur capacité de polymérisation lorsqu'elles sont exposées aux rayons ultra violets évitent de devoir chauffer la pièce recouverte de peinture liquide, de sorte que 10 l'installation globale de peinture est simplifiée, aucune contrainte thermique n'est créée dans les pièces peintes et le temps de cycle est plus court. En contrepartie, ces peintures présentent l'inconvénient d'être sensibles à la pression, aux frottements-cisaillements, à la température, et plus particulièrement aux variations brutales de ces grandeurs lors de leur 15 distribution dans l'équipement de production, qui comprend souvent une pompe de dosage à engrenage. De telles variations brusques provoquent des cristallisations de la peinture qui se solidifie ou s'épaissit, ce qui a pour effet de bloquer la pompe de dosage. Par exemple, il est connu dans l'art antérieur des pompes de dosage 20 destinées à distribuer des quantités précises de peinture telle que celle décrite par exemple dans le document EP 1 280 996. Ce type de pompe de dosage à engrenage ne convient pas pour distribuer les peintures polymérisables aux ultra violets car la pompe impose au liquide à doser de grandes variations de pression, des frottements-cisaillements et ce type de 25 peinture se solidifie dans la pompe et la bloque complètement. Cet inconvénient est un frein à l'utilisation des peintures polymérisables aux ultras violets dans l'industrie. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients du document de l'art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer une pompe de dosage à engrenage qui permet la distribution précise de liquide sensible aux variations de pression, sans provoquer de blocage en cours d'utilisation. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne une pompe de dosage à engrenage, comprenant un corps de pompe avec une chambre contenant un premier pignon et un deuxième pignon ayant chacun un axe de rotation, le premier pignon étant agencé pour entraîner en rotation le deuxième pignon, la chambre comprenant un orifice d'entrée par lequel du liquide à doser est aspiré par les pignons en rotation et un orifice de sortie vers lequel le liquide à doser est transporté et expulsé sous pression par un engrènement des dentures des pignons en rotation qui réduit un espace entre les dentures de chaque pignon au niveau de l'orifice de sortie, caractérisée en ce que les pignons sont hélicoïdaux et agencés pour faire varier ledit espace entre les dentures le long de leur axe de rotation. La présente invention propose une pompe avec des pignons agencés pour faire varier l'espace entre les dentures en fonction de la position axiale, ce qui évite les variations de pression lors de la rotation, de sorte que le liquide sensible à la pression sera correctement distribué, sans risque de s'épaissir ou cristalliser, et les blocages intempestifs de la pompe seront supprimés. De plus, avec une telle denture hélicoïdale, la montée en pression et l'évacuation du liquide à doser est progressive lorsque les dents de chaque pignon s'engrènent. Comparés aux dentures droites traditionnellement utilisées dans les pompes qui tournent à de faibles vitesses (moins de 100 tours par minute), de telles dentures n'apportent aucune réduction de bruit (car les vitesses de rotations sont faibles), mais l'intérêt est de pouvoir encore plus facilement distribuer et doser des liquides sensibles à la pression et aux frottements-cisaillements, tels que les peinture polymérisables aux ultra violets. De manière avantageuse, chaque pignon est cylindrique et comprend une denture avec un diamètre de pied de dent, et l'agencement des pignons pour faire varier l'espace entre les dentures est une variation du diamètre de pied de dent le long de l'axe de rotation de chaque pignon. Cette mise en 5 oeuvre de l'invention permet de réduire les variations de pression imposées au liquide à doser lorsque les dentures des deux pignons s'imbriquent entre elles, par une variation de la distance entre la tête de dent d'un pignon et le pied de dent de l'autre pignon. La variation du diamètre de pied de dent peut être en paliers ou continue. Cette mise en oeuvre peut idéalement consister à 10 avoir une surface en pied de dent conique au lieu d'un traditionnel cylindre de pied de dent. Il est à noter que la surface extérieure des pignons est cylindrique et qu'ils sont destinés à être montés de manière classique, avec leurs axes de rotation parallèles. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que 15 chaque pignon présente une épaisseur prédéfinie et en ce que la variation du diamètre de pied de dent le long de l'axe de rotation de chaque pignon est comprise dans une plage allant de 1% à 11% de l'épaisseur prédéfinie de chaque pignon. La demanderesse s'est aperçue que cette plage de valeur apportait de bons résultats contre les blocages intempestifs de la pompe 20 selon la présente invention, appliquée au dosage d'une peinture polymérisable aux ultras violets par exemple. De manière avantageuse, les deux pignons sont montés de telle sorte que selon une direction axiale, le diamètre de pied de dent du premier pignon est décroissant et que selon la même direction axiale, le diamètre de pied de 25 dent du deuxième pignon est croissant. Ce montage en opposition de pente donne de bons résultats pour éviter les variations de pression et frottements-cisaillements dans le liquide à doser. Avantageusement, chaque pignon présente une hélice avec un angle compris entre 1° et 15°. La demanderesse s'est aperçue que cette plage de 30 valeur apportait de bons résultats contre les blocages intempestifs de la -4 pompe selon la présente invention, appliquée au dosage d'une peinture polymérisable aux ultras violets par exemple. De manière avantageuse, la chambre est définie par une entretoise évidée pour recevoir et guider les pignons, présentant une épaisseur supérieure à l'épaisseur prédéfinie des pignons, et agencée entre un support et un couvercle, les pignons sont montés de telle sorte dans la pompe que des efforts axiaux créés par le profil hélicoïdal des pignons sont dirigés sur le couvercle et celui-ci comporte des évidements pour limiter la surface de contact entre les pignons et le couvercle. Ces évidements permettent d'une part de limiter la surface de contact entre le pignon et le couvercle sur lequel les pignons s'appuient en raison des efforts créés par la denture hélicoïdale, ce qui a pour effet de limiter la surface de cisaillement du liquide à doser. D'autre part, ces évidements vont pouvoir se remplir de liquide à doser pour créer une réserve additionnelle de liquide à doser qui pourra ainsi servir de lubrifiant entre les pièces mécaniques. En alternative, la chambre est définie par une entretoise évidée pour recevoir et guider les pignons, présentant une épaisseur supérieure à l'épaisseur prédéfinie des pignons, et agencée entre un support et un couvercle, les pignons sont montés de telle sorte dans la pompe que des efforts axiaux créés par le profil hélicoïdal des pignons sont dirigés sur le support et celui-ci comporte des évidements pour limiter la surface de contact entre les pignons et le support. Une mise en oeuvre particulièrement intéressante consiste en ce que le premier pignon est entraîné par un moteur couplé à la pompe par un accouplement magnétique. Cet accouplement magnétique permet d'une part de simplifier l'étanchéité de la chambre car l'accouplement se fait sans contact au travers d'une paroi fixe. Tous les joints d'étanchéité par frottement de l'arbre d'entraînement du premier pignon sont supprimés, ce qui limite les pertes de puissance par frottement, mais une synergie est créée, car les surfaces en vis-à-vis et en mouvement relatif sont limitées, ce qui évite de cisailler le liquide à doser. On peut également utiliser le liquide à doser comme fluide de refroidissement de cet accouplement magnétique. Avantageusement, le guidage des pignons est uniquement assuré par l'entretoise évidée. La construction de la pompe est simplifiée et l'arbre 5 d'entraînement du pignon menant pourra être libre dans le pignon, avec seulement un index pour l'entraîner en rotation. Avantageusement, la pompe comporte des volumes morts internes. Cette mise en oeuvre permet de limiter le cisaillement du liquide à doser entre des surfaces rapprochées et en mouvement relatif l'une par rapport à 10 l'autre. Pour cette raison, un entrainement magnétique est favorable. Un second aspect de l'invention concerne l'utilisation d'une pompe selon le premier aspect de l'invention pour doser de la peinture polymérisable aux ultras violets. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 15 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par le dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 représente une coupe d'une pompe selon la présente invention ; 20 - la figure 2 représente le train d'engrenage vu depuis le couvercle ; - la figure 3 représente la face du pignon mené en regard du couvercle de la pompe, vue selon la direction 2 ; - la figure 4 représente la face du pignon mené en regard du support de la pompe, vue selon la direction 3. 25 La figure 1 représente une vue générale en coupe d'une pompe à engrenage selon la présente invention. Le train d'engrenage formé par les pignons 10 et 20 est entraîné en rotation par un arbre moteur 60 claveté, lui-même relié à un moteur non représenté. En alternative, le moteur peut entraîner l'arbre 60 par un accouplement magnétique. Les pignons 10 et 20 sont montés dans une entretoise 50 qui comporte deux alésages ajustés au diamètre externe des pignons 10 et 20, pour assurer leur guidage en rotation. L'entretoise 50 et les pignons 10 et 20 sont montés entre le support 40 et le couvercle 30, de sorte à former une chambre. Le couvercle comprend un orifice d'entrée dans la chambre (non représenté, voir figure 2) par lequel du liquide à doser est aspiré par les pignons 10 et 20 en rotation et un orifice de sortie (non représenté, voir figure 2) vers lequel le liquide à doser est transporté et expulsé sous pression par un engrènement des dentures des pignons 10 et 20. L'étanchéité de la chambre est assurée par les joints 31, 41, 43, 44, 45, 61 et 62, ou par un flasque statique dans le cas d'un accouplement magnétique avec le moteur. La pompe selon la présente invention est destinée à être utilisée pour doser un liquide (en particulier une peinture polymérisable aux ultra violets), sensible à la pression, aux frottements-cisaillements et qui se cristallise ou se solidifie s'il est soumis à ces contraintes. Pour éviter cette réaction de solidification ou de cristallisation, les pignons 10 et 20 sont hélicoïdaux et le diamètre de la surface de pied de dent varie le long de l'axe de rotation de chaque pignon 10, 20, comme cela sera détaillé aux figures 3 et 4. L'entraînement en rotation de tels pignons hélicoïdaux 10 et 20 provoque un effort axial et le montage des pignons 10 et 20 est tel que cet effort axial est dirigé vers le couvercle 30. Lors du fonctionnement de la pompe, de la peinture peut se glisser entre chaque pignon 10, 20 et le couvercle 30 et sera cisaillée. Pour limiter ce cisaillement, la surface de contact entre le couvercle 30 et les pignons 10 et 20 comporte des évidements 32. De plus, les pignons 10 et 20 sont également évidés, (voir les évidements 11 et 12 indiqués pour le pignon 10), et un évidement 42 est ménagé dans le corps de pompe 40. Tous ces évidements limitent les cisaillements de la peinture entre deux surfaces proches et mobiles l'une par rapport à l'autre et contribuent à éviter une solidification ou cristallisation intempestive. La figure 2 représente le train d'engrenage de la pompe, vu depuis le couvercle 30, représenté en traits mixtes. Lors du fonctionnement, le pignon moteur 20 entraine le pignon mené 10 comme indiqué par les flèches. En traits pointillés sont représentés l'orifice d'entrée 33 et l'orifice de sortie 34 du couvercle 30 ou du support 40. La rotation des pignons 10, 20 dans l'entretoise 50 entraine la peinture à doser d'un orifice vers l'autre et la chasse sous pression par l'orifice de sortie 34 lors de l'engrènement des dentures de chaque pignon 10 et 20. Le profil hélicoïdal des dentures et la variation du diamètre de la surface de pied de dent de chaque pignon 10, 20 réduit les variations de pression, les frottement-cisaillements et variations de température imposées à la peinture à doser, de sorte que celle-ci ne se solidifie pas lors du passage dans la pompe selon la présente invention. La figure 3 représente la face du pignon mené en regard du couvercle de la pompe, vue selon la direction 2. La denture hélicoïdale présente un diamètre de pied de dent D1 sur cette face. La figure 4 représente la face du pignon mené en regard du corps de la pompe, vue selon la direction 3. La denture hélicoïdale présente un diamètre de pied de dent D2 sur cette face. L'invention consiste à imposer une variation de ce diamètre de pied dent entre les deux faces du pignon denté, de telle sorte que la distance entre le pied de dent et le diamètre extérieur du pignon varie le long de l'axe de rotation du pignon, pour limiter les variations de pression-température, frottements-cisaillements dans le liquide à doser. En effet, lorsque les dentures des pignons sont imbriquées l'une dans l'autre, en se déplaçant le long de l'axe de rotation, la distance entre le pied de dent d'un pignon et la tête de dent de l'autre pignon varie, de sorte que l'écoulement de la peinture est facilité. D1 est supérieur à D2 selon un rapport de 1% à 11% de l'épaisseur du pignon. Une mise en oeuvre préférée de l'invention est d'usiner le pignon pour obtenir une surface de pied de dent conique, mais d'autres formes peuvent être envisagées. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, il est fait référence à des pignons qui présentent une surface de pied de dent conique, mais on peut également envisager de donner une forme conique à la surface externe des pignons, tout en les utilisant avec leurs axes de rotation parallèles. En d'autres termes, on peut envisager une surface de tête de dent conique des pignons montés avec axes de rotation 5 parallèles. Par ailleurs, on peut envisager d'usiner la surface de pied de dent en paliers ou lui donner une forme conique sur une partie de leur épaisseur seulement. Enfin il est indiqué que les orifices se situent dans le couvercle, mais on peut les agencer dans le support, monter les pignons de sorte à diriger les efforts axiaux vers le support qui sera évidé, pour obtenir le même 10 résultat. REVENDICATIONS1. Pompe de dosage à engrenage, comprenant un corps de pompe avec une chambre contenant un premier pignon (20) et un deuxième pignon (10) ayant chacun un axe de rotation, le premier pignon (20) étant 5 agencé pour entraîner en rotation le deuxième pignon (10), la chambre comprenant un orifice d'entrée (33) par lequel du liquide à doser est aspiré par les pignons (10, 20) en rotation et un orifice de sortie (34) vers lequel le liquide à doser est transporté et expulsé sous pression par un engrènement des dentures des pignons (10, 20) en rotation qui réduit un espace entre les 10 dentures de chaque pignon (10, 20) au niveau de l'orifice de sortie (34), caractérisée en ce que les pignons (10, 20) sont hélicoïdaux et agencés pour faire varier ledit espace entre les dentures le long de leur axe de rotation. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque pignon (10, 20) est cylindrique et comprend une denture avec un diamètre de 15 pied de dent (D1, D2), et en ce que l'agencement des pignons (10, 20) pour faire varier l'espace entre les dentures est une variation du diamètre de pied de dent (D1, D2) le long de l'axe de rotation de chaque pignon (10, 20). 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque pignon (10, 20) présente une épaisseur prédéfinie et en ce que la variation 20 du diamètre de pied de dent D1, D2) le long de l'axe de rotation de chaque pignon (10, 20) est comprise dans une plage allant de 1% à 11% de l'épaisseur prédéfinie de chaque pignon (10, 20). 4. Pompe selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les deux pignons (10, 20) sont montés de telle sorte que selon une 25 direction axiale, le diamètre de pied de dent du premier pignon (20) est décroissant et que selon la même direction axiale, le diamètre de pied de dent du deuxième pignon (10) est croissant.-10- 5. Pompe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque pignon (10, 20) présente une hélice avec un angle compris entre 1° et 15°. 6. Pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la chambre est définie par une entretoise (50) évidée pour recevoir et guider les pignons (10, 20), présentant une épaisseur supérieure à l'épaisseur prédéfinie des pignons (10, 20), et agencée entre un support (40) et un couvercle (30), en ce que les pignons (10, 20) sont montés de telle sorte dans la pompe que des efforts axiaux créés par le profil hélicoïdal des 10 pignons (10, 20) sont dirigés sur le couvercle (30) et en ce que celui-ci comporte des évidements (32) pour limiter la surface de contact entre les pignons (10, 20) et le couvercle (30). 7. Pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la chambre est définie par une entretoise (50) évidée pour recevoir et 15 guider les pignons (10, 20), présentant une épaisseur supérieure à l'épaisseur prédéfinie des pignons (10, 20), et agencée entre un support (40) et un couvercle (30), en ce que les pignons (10, 20) sont montés de telle sorte dans la pompe que des efforts axiaux créés par le profil hélicoïdal des pignons (10, 20) sont dirigés sur le support (40) et en ce que celui-ci 20 comporte des évidements pour limiter la surface de contact entre les pignons (10, 20) et le support (40). 8. Pompe selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le premier pignon (20) est entraîné par un moteur couplé à la pompe par un accouplement magnétique. 25 9. Pompe selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce qu'elle comporte des volumes morts internes. 10. Utilisation d'une pompe selon l'une des revendications 1 à 9 pour doser de la peinture polymérisable aux ultras violets.