Brevet FR3022958A1 — publié le 20160101

Pompe volumétrique à piston et à moyen de distribution rotatif La présente invention concerne le domaine des pompes volumétriques à piston. Une application intéressante d'une telle pompe concerne l'alimentation en gomme de caoutchouc d'une extrudeuse destinée à former un profilé pour la fabrication d'un pneumatique de véhicule. Une telle pompe peut bien entendu être utilisée pour toute sorte de produits visqueux et liquides. Classiquement, une pompe volumétrique comprend un piston de dosage de produit monté de façon coulissante dans un cylindre du corps de pompe formant une chambre de dosage, et des moyens d'actionnement du piston par exemple une came en contact avec une extrémité de ce dernier. Un type de pompe volumétrique comprend également un boisseau de distribution monté rotatif à l'intérieur d'un fourreau du corps de pompe pour mettre en communication la chambre de dosage alternativement avec une chambre d'admission et une chambre d'échappement du fourreau, par l'intermédiaire d'un orifice prévu dans l'épaisseur dudit fourreau. A cet effet, des premier et second groupes de rainures sont ménagés sur la surface extérieure du boisseau et agencés de sorte à défiler devant l'orifice du fourreau lors de la rotation du boisseau afin de mettre en communication de façon successive la chambre de dosage avec la chambre d'admission puis avec la chambre d'échappement. Ainsi, le produit pompé circule de la chambre d'admission vers la chambre de dosage, puis de cette chambre de dosage vers la chambre d'échappement en passant par le même orifice. Pour plus de détails sur une pompe de ce type, on pourra par exemple se référer à la demande de brevet EP-A1-0 604 888. Avec une telle pompe, il est nécessaire de prévoir un jeu fonctionnel radial entre la surface extérieure du boisseau rotatif et l'alésage du fourreau du corps de pompe recevant le boisseau. En outre, ce jeu a tendance à augmenter avec le frottement radial et l'usure existants entre le boisseau et le fourreau. Dès lors, des fuites du produit présent à l'intérieur la chambre d'admission directement vers la chambre d'échappement peuvent se produire, notamment lorsque le produit pompé est du caoutchouc ou un autre produit visqueux présentant une faible viscosité. Par ailleurs, de telles fuites peuvent également exister le long de la surface extérieure du boisseau circonférentiellement entre les rainures d'admission et les rainures d'échappement en cas d'usure de cette surface extérieure, par exemple par rayures, abrasion, etc., qui peut être provoquée par des particules polluantes contenues dans le produit à pomper. Avec de tels écoulements de produit non contrôlés entre les rainures d'admission et d'échappement du boisseau et/ou entre le boisseau et le fourreau du corps de pompe, le débit de la pompe peut être irrégulier. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir une pompe volumétrique à piston présentant un débit régulier et de conception simple. Dans un mode de réalisation, la pompe volumétrique comprend une chambre de dosage de produit, un piston de dosage monté de façon coulissante à l'intérieur de ladite chambre, un fourreau délimitant au moins en partie une chambre d' admission et une chambre d'échappement du produit, et un moyen de distribution du produit monté mobile à rotation à l'intérieur du fourreau autour d'un axe et apte à mettre en communication la chambre de dosage alternativement avec la chambre d'admission et la chambre d'échappement. Le moyen de distribution comprend un organe d'admission comprenant des moyens de passage du produit aptes à venir au moins en partie en regard d'un orifice d'entrée de la chambre de dosage pour mettre ladite chambre en communication avec la chambre d'admission, et un organe d'échappement comprenant des moyens de passage du produit aptes à venir au moins en partie en regard d'un orifice de sortie de la chambre de dosage pour mettre ladite chambre en communication avec la chambre d'échappement. Les organes d'admission et d'échappement sont situés axialement de part et d'autre d'une cloison interne de séparation du fourreau et montés chacun axialement en appui contre ladite cloison. Le moyen de distribution comprend également des moyens de maintien des organes d'admission et d'échappement en appui contre la cloison interne du fourreau. Le moyen de distribution est adapté pour séparer les fonctions d'admission et d'échappement du produit qui sont réalisées chacune par un organe spécifique. Les moyens de passage du produit de chaque organe assurent une seule fonction d'admission ou d'échappement. Le montage axialement en butée de chaque organe d'admission ou d'échappement contre la cloison du corps de pompe ainsi que le maintien de ce contact axial permettent d'éviter des fuites de produit entre la chambre d'admission et la chambre d'échappement. En outre, de par l'utilisation de deux organes distincts séparés axialement par la cloison du corps de pompe, les moyens de passage pour l'admission sont espacés axialement de ceux prévus pour l'échappement, ce qui empêche un écoulement circonférentiel de produit entre ces moyens. On dispose ainsi d'une pompe à étanchéité interne améliorée favorisant l'obtention d'un débit régulier. Le débit n'est plus lié à l'usure du moyen de distribution. Par ailleurs, deux orifices chacun spécifique à l'admission de produit ou au à l'échappement sont également prévus. De préférence, chacun des organes d'admission et d'échappement comprend une face frontale plane montée axialement en appui contre la cloison interne du fourreau. Un contact plan entre chaque organe d'admission ou d'échappement et la cloison favorise l'obtention d'une bonne étanchéité entre les chambres d'admission et d' échappement. Dans un mode de réalisation, chacun des organes d'admission et d'échappement comprend un corps pourvu des moyens de passage du produit, et une bague de friction solidaire en rotation dudit corps et montée axialement en appui contre la cloison interne du fourreau. Cette disposition permet de réduire les efforts de friction entre les organes d'admission et d'échappement et le fourreau. Dans un mode de réalisation, les moyens de maintien comprennent au moins un moyen de précontrainte élastique apte à exercer un effort axial de précontrainte sur l'un des organes d'admission et d'échappement. Ainsi, il est possible de garantir le maintien du contact axial entre la cloison du fourreau et entre les organes d'admission et d'échappement avant la première utilisation de la pompe, i.e. lorsque le produit à doser ne remplit pas les chambres d'admission et d'échappement. Cet effort axial de précontrainte permet par ailleurs un rattrapage de jeu axial entre les organes d'admission et d'échappement et entre la cloison en cas d'usure par friction. Le moyen de distribution peut également comprendre un arbre de support commun sur lequel sont montés les organes d'admission et d'échappement. De préférence, les moyens de maintien sont également montés sur ledit arbre. Avantageusement, les organes d'admission et d'échappement et la cloison interne du fourreau sont annulaires. La cloison interne peut être située axialement entre les orifices d'entrée et de sortie de la chambre de dosage. Dans un mode de réalisation, les orifices d'entrée et de sortie sont ménagés dans l'épaisseur du fourreau. Les moyens de passage peuvent comprendre des rainures ménagées sur les surfaces extérieures des organes d'admission et d' échappement. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe d'une pompe volumétrique selon un exemple de réalisation de l'invention dans une position d'admission du produit, et - la figure 2 est une vue schématique partielle en coupe de la pompe de la figure 1 dans une position d'échappement dudit produit. Sur les figures 1 et 2, on a représenté un exemple de réalisation d'une pompe volumétrique, référencée 10 dans son ensemble, prévue pour la distribution d'un produit visqueux, tel qu'un élastomère pouvant être du caoutchouc non vulcanisé. La pompe 10 comprend un corps de pompe 12 pourvu d'un fourreau 14 délimitant une chambre d'admission 16 et une chambre de refoulement ou d'échappement 18, et d'un cylindre 20 délimitant une chambre de dosage 22. Le fourreau 14 présente un axe X-X' d'allongement et le cylindre 20 présente un axe Y-Y' d'allongement orthogonal à l'axe X-X'. Le cylindre 20 est fixé sur le fourreau 14. Dans l'exemple de réalisation illustré, la chambre de dosage 22 est décalée radialement vers l'extérieur par rapport aux chambres d'admission 16 et d'échappement 18. Dans l'ensemble de la description, les termes « axial, radial et circonférentiel » sont définis en considérant l'axe X-X'. La pompe 10 comprend également un moyen de distribution 24 du produit qui est monté mobile à rotation à l'intérieur du fourreau 14 autour de l'axe X-X'. Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le moyen de distribution 24 est conçu d'une part pour mettre alternativement en communication la chambre de dosage 22 avec la chambre d'admission 16 et la chambre d'échappement 18 par l'intermédiaire de deux organes distincts, et d'autre part pour éviter des fuites de produit entre ces chambres. Les chambres d'admission 16 et d'échappement 18 sont séparées l'une de l'autre par le moyen de distribution 24. Dans l'exemple de réalisation illustré, la pompe 10 comprend en outre une vis 26 de gavage du type sans fin disposée dans la chambre d'admission 16 et permettant d'assurer un déplacement du produit depuis un orifice d'introduction (non représenté) de la chambre en direction du moyen de distribution 24 et de mettre sous pression le produit pompé. Le moyen de distribution 24 est solidaire de la vis 26 et l'axe X-X' dudit moyen est confondu avec celui de la vis. En variante, il est possible de prévoir un autre moyen de gavage pour obtenir le transfert mécanique forcé du produit vers le moyen de distribution 24 contre lequel ledit produit est plaqué sous pression. Dans une autre variante, la pompe peut être dépourvue de moyen de gavage selon le produit à doser. La pompe 10 comprend encore un piston 28 de dosage du produit qui est monté coulissant le long de l'axe Y-Y' à l'intérieur de la chambre de dosage 22. Le mouvement coulissant du piston 28 de dosage est perpendiculaire à l'axe X-X' de rotation du moyen de distribution 24. Le piston 28 est monté coulissant entre des positions de volume maximum et minimum de la chambre de dosage 22 qui correspondent respectivement à des points mort bas et haut dudit piston. Lors d'une phase d'admission du produit illustrée à la figure 1, sous l'effet de la pression du produit qui est distribué par le moyen de distribution 24 depuis la chambre d'admission 16 vers la chambre de dosage 22, le piston 28 se déplace du point mort haut vers le point mort bas. Ce déplacement vers le point mort bas est illustré schématiquement par la flèche référencée 30. Lors d'une phase d'échappement illustrée à la figure 2, le piston 28 se déplace du point mort bas vers le point mort haut sous l'effet de moyens d'actionnement (non représentés) de ladite pompe. Ce déplacement vers le point mort haut est représenté par la flèche référencée 32. Les moyens d'actionnement peuvent par exemple comprendre une came montée en contact contre l'extrémité inférieure du piston 28 de dosage. Les mouvements de rotation du moyen de distribution 24 et de translation du piston 28 sont synchronisés. Le moyen de distribution 24 comprend un organe 34 d'admission du produit, un organe 36 d'échappement dudit produit espacé axialement dudit organe d'admission, et un arbre 38 de support commun d'axe X-X' sur lequel sont montés lesdits organes. Les organes d'admission et d'échappement 34, 36 annulaires sont solidaires en rotation dudit arbre 38 par l'intermédiaire d'une clavette 40. Les organes d'admission et d'échappement 34, 36 peuvent coulisser axialement sur l'arbre 38 le long de la clavette 40. L'arbre 38 est solidaire de la vis 26 de gavage. Les organes d'admission et d'échappement 34, 36 sont disposés axialement de part et d'autre d'une cloison 42 interne de séparation du fourreau et viennent axialement en appui contre ladite cloison. La cloison 42, de forme annulaire, sépare axialement la chambre d'admission 16 de la chambre d'échappement 18. La cloison 42 s'étend vers l'intérieur à partir de l'alésage du fourreau. La cloison 42 s'étend radialement jusqu'au voisinage de l'arbre 38 de support en restant radialement à distance de celui-ci. La cloison 42 présente deux faces frontales planes opposées contre chacune desquelles un des organes d'admission et d'échappement 34, 36 vient axialement en appui. L'organe 34 d'admission est disposé dans la chambre d'admission 16. L'organe 34 d'admission comprend un corps 44 et une bague de friction 46 montée axialement en appui contre ledit corps. Le corps 44 et la bague de friction 46 sont solidaires en rotation de l'arbre 38 par l'intermédiaire de la clavette 40. Le corps 44 est monté axialement en appui contre un épaulement 38a de l'arbre et la bague de friction 46 vient axialement en appui contre la cloison 42 du fourreau. L'épaulement 38a de l'arbre est ici situé à une extrémité axiale dudit arbre et s'étend radialement vers l'extérieur. L'épaulement 38a forme un moyen de maintien de la position axiale de l'organe 34 d'admission en appui contre la cloison 42 de séparation du fourreau. Le moyen de maintien est monté axialement en appui contre l'organe 34 d'admission. En variante, il pourrait être possible de remplacer l'épaulement 38a par un autre élément d'arrêt axial, par exemple du type circlips. Le corps 44 comprend une surface extérieure 44a axiale cylindrique venant se centrer dans l'alésage du fourreau 14 et deux faces frontales 44b, 44c radiales opposées délimitant axialement ladite surface extérieure. La face frontale 44b est orientée axialement du côté de la cloison 42 interne du fourreau et forme une face d'appui pour la bague de friction 46. La face frontale 44c est orientée axialement du côté de l'orifice d'introduction du produit de la chambre d'admission 16. La face frontale 44c est montée axialement en appui contre l'épaulement 38a de l'arbre. Le corps 44 de l'organe d'admission comprend encore une pluralité d'évidements ou rainures 44d formées sur la surface extérieure 44a et débouchant sur la face frontale 44c. Les rainures 44d sont espacées les unes par rapport aux autres dans le sens circonférentiel, de préférence de façon régulière. Lors de la rotation de l'organe 34 d'admission, et plus généralement du moyen de distribution 24, les rainures 44d défilent en regard d'un orifice 48 d'entrée de la chambre de dosage 22. Les rainures 44d assurent la mise en communication fluidique de la chambre de dosage 22 avec la chambre d'admission 16. L'organe 36 d'échappement présente une conception similaire à celle de l'organe 34 d'admission. L'organe 36 d'échappement est disposé dans la chambre d'échappement 18. L'organe 36 d'échappement comprend un corps 50 et une bague de friction 52 montée axialement en appui contre ledit corps 50. Le corps 50 et la bague de friction 52 sont solidaires en rotation de l'arbre 38 par l'intermédiaire de la clavette 40. La bague de friction 52 est montée axialement en appui contre la cloison 42 du fourreau axialement du côté opposé à l'organe 34 d'admission. Le corps 50 comprend une surface extérieure 50a axiale cylindrique venant se centrer dans l'alésage du fourreau 14 et deux faces frontales 50b, 50c radiales opposées délimitant axialement ladite surface extérieure. La face frontale 50b est orientée axialement du côté de la cloison 42 interne du fourreau et forme une face d'appui pour la bague de friction 52. La face frontale 50c est orientée axialement du côté d'un orifice d'évacuation (non représenté) du produit de la chambre d'échappement 18. Le corps 50 de l'organe 36 d'échappement comprend également une pluralité d'évidements ou rainures 50d formées sur la surface extérieure 50a, débouchant sur la face frontale 50c et espacées les uns par rapport aux autres dans le sens circonférentiel. Lors de la rotation du moyen de distribution 24, les rainures 50d défilent en regard d'un orifice 54 de sortie de la chambre de dosage 22. Les rainures 50d assurent la mise en communication fluidique de la chambre de dosage 22 avec la chambre d'échappement 18. Les rainures 50d de l'organe d'échappement sont disposées relativement aux rainures 44d de l'organe d'admission de sorte que lorsqu'une des rainures 44d vient en regard de l'orifice 48 d'entrée de la chambre de dosage 22, aucune des rainures 50d de l'organe d'échappement n'est positionnée en regard de l'orifice 54 de sortie. Dans cette position d'admission du produit dans la chambre de dosage 22, l'orifice 54 de sortie est obturé par la surface extérieure 50a de l'organe d'échappement comme illustré à la figure 1. A l'inverse, dans la position d'échappement du produit hors de la chambre de dosage 22, une des rainures 50d vient en regard de l'orifice 54 de sortie et la surface extérieure 44a de l'organe d'admission obture l'orifice 48 d'entrée. Ainsi, le moyen de distribution 24 permet de mettre en communication la chambre de dosage 22 alternativement avec la chambre d'admission 16 et la chambre d'échappement 18. Dans l'exemple de réalisation illustré, l'orifice 48 d'entrée et l'orifice 54 de sortie sont ménagés dans l'épaisseur du fourreau 14 du corps de pompe et débouchent dans la chambre de dosage 22. Les orifices 48, 54 s'étendent ici radialement dans l'épaisseur du fourreau 14. Les orifices 48, 54 sont situés radialement en regard du piston 26 de dosage et disposés radialement au-delà du point mort haut dudit piston. Les orifices 48, 54 sont situés axialement de part et d'autre de la cloison 42 de séparation, respectivement du côté de la chambre d'admission 16 et de la chambre d'échappement 18. Les bagues de friction 46, 52 rotatives, de forme générale annulaire, sont montées axialement en appui contre la cloison 42 fixe du corps de pompe. La cloison 42 est en contact axial contre la bague de friction 46 de l'organe d'admission d'un côté et est en contact axial avec la bague de friction 52 de l'organe d'échappement de l'autre côté. Chaque bague de friction 46, 52 comprend une face frontale 46a, 52a plane ici radiale montée axialement en contact contre la cloison 42 interne du fourreau. Avantageusement, chaque bague de friction 42, 52 est réalisée dans un matériau à coefficient de friction faible et pouvant présenter des propriétés auto-lubrifiantes et une bonne résistance à l'usure, par exemple en bronze, en graphite, etc. Le moyen de distribution 24 comprend encore une rondelle 56 annulaire montée sur l'arbre 38 et venant axialement en appui contre l'organe 36 d'échappement, et un écrou 58 venant se visser sur une partie filetée dudit arbre (non référencée) et bloquant axialement la rondelle 56. La rondelle 56 est montée axialement en appui contre la face frontale 50c de l'organe 36 d'échappement. La rondelle 56 peut par exemple être du type Belleville. La rondelle 56 est apte à exercer un effort axial sur l'organe 36 d'échappement de manière à appliquer une précontrainte axiale tendant à maintenir plaquer ledit organe contre la cloison 42 du fourreau. Alternativement, il est possible d'utiliser tout autre moyen de précontrainte élastique à élasticité axiale apte à exercer un effort de précontrainte axiale sur l'organe 36 d'échappement. Il pourrait également être envisageable d'associer plusieurs moyens de précontrainte empilés axialement entre l'écrou 58 et l'organe 36d' échappement. La rondelle 56 et l'écrou 58 forment des moyens de maintien de de la position axiale de l'organe 36 d'échappement en appui contre la cloison 42 de séparation du fourreau. Ces moyens de maintien sont montés axialement en appui contre l'organe 36 d'échappement. En variante, il pourrait être possible de ne pas prévoir de rondelle 56 élastique et de monter l'écrou 58 directement contre l'organe 36 d'échappement. Dans une autre variante, il pourrait également être possible de remplacer l'écrou par un autre élément d'arrêt axial, par exemple du type circlips. Grâce à l'invention, on dispose d'une pompe comprenant un moyen de distribution conçu de sorte à dissocier les fonctions d'admission et d'échappement du produit qui sont réalisées chacune par un élément spécifique. Pour assurer cette séparation, les moyens de passage de chaque organe assurent une seule fonction d'admission ou d'échappement. Le contact axial entre chaque organe d'admission ou d'échappement et la cloison du corps de pompe permet d'éviter des fuites de produit entre la chambre d'admission et la chambre d'échappement de façon efficace et économique, et ce, même avec la présence d'un jeu fonctionnel radial entre le moyen de distribution et l'alésage du fourreau du corps de pompe. L'obtention d'un débit régulier est favorisée. En fonctionnement, la pression du produit appliquée axialement contre l'organe d'admission et/ou la pression du produit appliquée axialement contre l'organe d'échappement favorisent le plaquage axial desdits organes contre la cloison de séparation du fourreau. En cas d'usure par friction, la pression du produit côté admission et/ou la pression du produit côté échappement permettent de maintenir ce plaquage. L'effort axial de précontrainte exercé par la rondelle favorise également le maintien du contact axial entre la cloison du fourreau et entre les organes d'admission et d'échappement en cas d'usure. Par ailleurs, compte tenu de la disposition des organes d'admission et d'échappement axialement de part et d'autre de la cloison de séparation du fourreau, les moyens de passage pour l'admission du produit sont décalés axialement par rapport aux moyens de passage pour l'échappement. On évite ainsi un écoulement de produit entre les moyens prévus pour l'admission et ceux pour l'échappement en cas d'usure sur la surface extérieure du moyen de distribution. Dans l'exemple de réalisation illustré, chaque organe d'admission ou d'échappement comprend un corps et une bague de friction distincte pour limiter la friction avec la cloison du corps de pompe. En variante, chaque organe pourrait être constitué uniquement par le corps et pourrait comprendre de préférence un revêtement antifriction et anti-usure. Dans une autre variante, une bague de friction ou un revêtement pourrait être prévu sur chaque face latérale de la cloison interne fixe du corps de pompe. Dans une autre variante, chacun des organes d'admission et d'échappement pourrait comprendre, en remplacement de la bague de friction, un joint d'étanchéité, par exemple torique ou à lèvre(s), venant frotter contre la cloison de séparation du fourreau. En variante, il pourrait également être possible de prévoir une cloison de séparation comprenant, sur chacune de ses faces frontales, un joint d'étanchéité venant frotter contre l'organe d'admission ou d'échappement associé. REVENDICATIONS1. Pompe volumétrique comprenant une chambre de dosage (22) de produit, un piston de dosage (28) monté de façon coulissante à l'intérieur de ladite chambre, un fourreau (14) délimitant au moins en partie une chambre d'admission (16) et une chambre d'échappement (18) dudit produit, et un moyen de distribution (24) du produit monté mobile à rotation à l'intérieur du fourreau et apte à mettre en communication la chambre de dosage alternativement avec la chambre d'admission et la chambre d'échappement, caractérisée en ce que le moyen de distribution comprend : - un organe d'admission (34) comprenant des moyens de passage (44d) du produit aptes à venir au moins en partie en regard d'un orifice d'entrée (48) de la chambre de dosage pour mettre ladite chambre en communication avec la chambre d'admission, et - un organe d'échappement (36) comprenant des moyens de passage (50d) du produit aptes à venir au moins en partie en regard d'un orifice de sortie (54) de la chambre de dosage pour mettre ladite chambre en communication avec la chambre d'échappement, - lesdits organes d'admission et d'échappement (34, 36) étant situés axialement de part et d'autre d'une cloison (42) interne de séparation du fourreau et montés chacun axialement en appui contre ladite cloison, et - des moyens de maintien (38a, 56, 58) des organes d'admission et d'échappement (34, 36) en appui contre la cloison (42) interne du fourreau. 2. Pompe selon la revendication 1, dans laquelle chacun des organes d'admission et d'échappement (34, 36) comprend une face frontale (46a, 52a) plane montée axialement en appui contre la cloison (42) interne du fourreau. 3. Pompe selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chacun des organes d'admission et d'échappement (34, 36) comprend un corps (44, 50) pourvu des moyens de passage (44d, 50d), et une bague defriction (46, 52) solidaire en rotation dudit corps et montée axialement en appui contre la cloison (42) interne du fourreau. 4. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de maintien comprennent au moins un moyen de précontrainte (56) élastique apte à exercer un effort axial de précontrainte sur l'un des organes d'admission et d'échappement (34, 36). 5. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de distribution (24) comprend un arbre (38) de support commun sur lequel sont montés les organes d'admission et d'échappement (34, 36). 6. Pompe selon la revendication 5, dans laquelle les moyens de maintien (38a, 56, 58) sont montés sur ledit arbre (38). 7. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les organes d'admission et d'échappement (34, 36) et la cloison (42) interne du fourreau sont annulaires. 8. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la cloison (42) interne est située axialement entre les orifices d'entrée et de sortie (48, 54) de la chambre de dosage. 9. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les orifices d'entrée et de sortie (48, 54) sont ménagés dans l'épaisseur du fourreau (14). 10. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de passage (44d, 50d) comprennent des rainures ménagées sur les surfaces extérieure des organes d'admission et d'échappement (34, 36).