Brevet FR3158124A1 — publié le 20250711

TITRE : Pompe à haute pression pour des carburants alternatifs Pompe à haute pression (1) pour des carburants alternatifs notamment pour du méthanol ou de l’ammoniac comprenant un carter (2) avec un alésage (3) recevant un piston (4) en un mouvement alternatif. Le piston (4) est relié à une tige de piston (5) guidé dans une chambre de fuites (6) adjacente à l’alésage (3) et entourée au moins par segment par un soufflet à ondulations ou plis (7) relié solidairement à une extrémité à la tige de piston (5) et à l’autre extrémité au carter (2). Le soufflet (7) a un diamètre hydraulique (D B ) adapté au diamètre extérieur (D K ) du piston (4) de façon que pendant le mouvement du piston (4), le soufflet (7) réalise une compensation volumétrique. Figure 1 Pompe à haute pression pour des carburants alternatifs DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention se rapporte à une pompe à haute pression pour des carburants alternatifs notamment pour du méthanol ou de l’ammoniac comprenant un carter avec un alésage recevant un piston de pompe en un mouvement de va-et-vient, - le piston de pompe étant relié à une tige de piston guidé dans une chambre de fuites, adjacente à l’alésage et entourée au moins par segment par un soufflet à ondulations ou plis, relié solidairement à une extrémité à la tige de piston et à l’autre extrémité, au carter. Le domaine d’application préférentiel de l’invention est celui des moteurs notamment des grands moteurs alimentés avec un carburant alternatif. ETAT DE LA TECHNIQUE Dans le domaine des moteurs thermiques on connait les systèmes d’injection de carburant qui transfèrent du carburant à haute pression avec une pompe haute pression. Le carburant d’alimentation doit être séparé d’un milieu du mécanisme de transmission, par exemple huile de graissage. Dans le cas d’une pompe haute pression à piston alternatif, la séparation des milieux peut se faire avec un soufflet à ondulations ou à plis. Le soufflet à ondulations ou plis est alors le joint mobile qui permet de recevoir les mouvements du piston de la pompe et en même temps de séparer un milieu de l’autre. Le mouvement du piston de pompe déplace un volume qui dépend de la course et de la géométrie du piston de pompe. Ce déplacement de volume se traduit par des variations de pression appliquées au soufflet à ondulations ou à plis et qui influencent la stabilité et la fiabilité de ce soufflet à ondulations ou plis. L’amplitude des variations de pression appliquées au soufflet à ondulations ou à plis dépend en autre, également de la compressibilité du milieu. Plus cette compressibilité du milieu est importante et plus importantes seront les variations de pression. Les carburants alternatifs tels que par exemple le méthanol ou l’ammoniac ont par comparaison à l’air, une compressibilité moindre. Dans la pompe à haute pression appliquée à des carburants alternatifs, la séparation des milieux se fait avec un soufflet à ondulations ou à plis qui est ainsi exposé à des variations de pression importantes et ainsi à une forte sollicitation. BUT DE L’INVENTION La présente invention a pour but de réduire la sollicitation d’un soufflet à ondulations ou à plis d’une pompe à haute pression de carburants alternatifs et d’améliorer ainsi sa fiabilité. EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION A cet effet, l’invention a pour objet une pompe à haute pression pour des carburants alternatifs notamment pour du méthanol ou de l’ammoniac comprenant un carter avec un alésage recevant un piston de pompe à mouvement alternatif, - le piston de pompe étant relié à une tige de piston guidé dans une chambre de fuites, adjacente à l’alésage et entourée au moins par segment par un soufflet à ondulations ou plis relié solidairement à une extrémité à la tige de piston et à l’autre extrémité, au carter, pompe caractérisée en ce que le soufflet à ondulations ou plis a un diamètre hydraulique adapté au diamètre extérieur du piston de pompe de façon que pendant le mouvement du piston de pompe, le soufflet à ondulations ou plis réalise une compensation volumétrique. Grâce à la compensation volumétrique, le volume de la chambre de fuites ne change pas pendant le mouvement alternatif du piston de pompe. Cela signifie qu’il n’y a pas de variations de pression ou seulement sensiblement une faible variation de pression appliquée au soufflet à ondulations ou à plis. Il en résulte une amélioration de la fiabilité du soufflet à ondulations ou à plis. Pour la compensation volumétrique, le diamètre extérieur du piston de pompe et le diamètre hydraulique du soufflet à ondulations ou à plis, sont accordés et de manière idéale ils sont égaux. Ainsi il faut veiller à ce que le diamètre hydraulique du soufflet à ondulations ou à plis ne corresponde ni au diamètre extérieur ni au diamètre intérieur du soufflet à ondulations ou à plis. Le diamètre hydraulique est par construction compris entre le diamètre extérieur et le diamètre intérieur. Selon un développement préférentiel de l’invention, le soufflet à ondulations ou à plis sépare la chambre de fuites et le volume annulaire rempli d’air. Cela signifie que l’extérieur du soufflet à ondulations ou plis est exposé à un milieu moins compressible que l’intérieur. La compensation volumétrique se réalise ainsi dans le volume dans lequel le risque de variation de pression est particulièrement élevé. Suivant une autre caractéristique, l’alésage du carter de la pompe à haute pression est étagé pour former la chambre de fuites. Cette réalisation étagée crée le volume recevant le soufflet à ondulations ou à plis dont le diamètre extérieur doit être plus grand que le diamètre extérieur du piston de pompe. La chambre de fuites est reliée à un chemin de retour, de préférence par un perçage réalisé dans le carter. Le perçage et le chemin de retour permettent d’évacuer le carburant provenant des fuites dans la chambre de fuites, de préférence vers un réservoir de carburant. Le perçage peut être en particulier radial ou incliné par rapport à l’alésage. De façon préférentielle, le soufflet à ondulations ou à plis est relié solidairement à au moins une extrémité à la tige de piston et/ou au carter par une pièce de forme annulaire. Cette pièce de forme annulaire peut soutenir le soufflet à ondulations ou à plis dans la direction axiale. En outre, il facilite le raccordement du soufflet à ondulations ou plis à la tige de piston ou au carter. Le composant annulaire est par exemple une rondelle. De façon préférentielle, le carter reçoit un organe de guidage notamment dans la zone de la chambre de fuites, de préférence pressé et passant sur la tige de piston. Comme la tige de piston a une certaine longueur, il est avantageux d’avoir un tel autre guide. Le premier guide est réalisé par le guidage du piston de pompe dans l’alésage. L’autre guide est réalisé avec le carter de préférence pressé dans celui-ci. L’organe de guidage est ainsi réalisé de manière idéale à l’extrémité de la tige de piston à l’opposé de celle du piston de pompe. Entre l’organe de guidage et le piston de pompe il subsiste ainsi suffisamment d’espace pour recevoir le soufflet à ondulations ou plis. Suivant une autre caractéristique, l’organe de guidage a au moins un orifice traversant. Cet orifice traversant permet la ventilation ou l’évacuation du volume annulaire rempli d’air et qui est ainsi séparé du soufflet à ondulations ou à plis par rapport à la chambre de fuites. De façon préférentielle, l’organe de guidage comporte plusieurs orifices traversants répartis de façon équiangulaire. La présente invention sera décrite ci-après de manière à l’aide de mode de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 coupe longitudinale d’une première pompe haute pression selon l’invention, FIG. 2 coupe longitudinale fortement simplifiée d’une seconde pompe haute pression selon l’invention, FIG. 3 détail agrandi de la FIG. 2 . DESCRIPTION D’UN MODE DE REALISATION La FIG. 1 montre une pompe haute pression 1 selon l’invention pour des carburants alternatifs, par exemple du méthanol. La pompe haute pression 1 comprend un carter 2 avec un alésage 3, étagé. Le segment supérieur de l’alésage 3 reçoit un piston de pompe 4 guidé dans son mouvement alternatif. Dans le segment inférieur, l’alésage 3 forme une chambre de fuites 6 qui reçoit les fuites de carburant sortant de la zone de guidage de l’alésage 3. L’alésage 3 renvoie ce carburant de la chambre de fuites 6 par un perçage 9. Le piston de pompe 4 est relié par une tige de piston 5 à la transmission (non représentée). La tige de piston 3 est guidée dans la chambre de fuites 6. Pour séparer les fuites arrivant dans la chambre de fuites 6 par rapport au milieu de la transmission, tel que l’huile de graissage, la tige de piston 5 est entourée par segment, par un soufflet à ondulations ou plis 7. Ce soufflet sépare la chambre de fuites 6 du volume annulaire 8 rempli d’air. Le soufflet à ondulations ou plis 7 absorbe les mouvements du piston de pompe 4 ou de la tige de piston 5. Une extrémité du soufflet à ondulations ou plis 7 est reliée par une première partie annulaire 10 solidairement à la tige de piston 5. L’autre extrémité est reliée au carter 2 par une seconde pièce 11 de forme annulaire. La seconde pièce 11 de forme annulaire a un diamètre intérieur plus grand que le diamètre extérieur de la tige de piston 5 de ce qui permet le passage de l’air. La chambre de fuites 6 a en outre un organe de guidage 12 de préférence pressé pour guider la tige de piston 5. Les orifices de passage 13 réalisés dans l’organe de guidage 12 permettent également le passage de l’air. Le passage de l’air permet le déplacement d’un volume lorsque le piston de pompe 4 descend, comprimant ainsi le soufflet à ondulations ou plis 7 et repoussant de l’air hors du volume annulaire 8. Le volume de la chambre de fuites 6 est en revanche entre le piston de pompe 4 et le composant annulaire inférieur 1 de sorte que le mouvement du piston 4 ne peut être compensé par un déplacement de volume. Habituellement on rencontre au lieu de cela des variations de pression qui se traduisent par une forte sollicitation du soufflet à ondulations ou plis 7. Ce n’est pas le cas de la pompe haute pression 1 représentée à la FIG. 1 . En effet, le soufflet à ondulations ou plis 7 a un diamètre hydraulique D B adapté au diamètre extérieur D K du piston de pompe 4 de sorte que le soufflet à ondulations ou plis 7 réalise une compensation volumétrique lorsque le piston de pompe 4 se déplace. Cela signifie qu’il n’y a pas de déplacement de volume mais aussi pas de variations de pression dans la chambre de fuites 6 de sorte que le soufflet à ondulations ou plis est moins fortement sollicité, ce qui a pour conséquence l’augmentation de la durée de vie du soufflet à ondulations ou plis 7. La FIG. 2 montre un autre mode de réalisation d’une pompe haute pression 1. Cette pompe a également un carter 2 avec un alésage 3 ainsi qu’un piston de pompe 4 guidé dans son mouvement alternatif dans l’alésage 3. Le piston de pompe 4 est relié à une tige de piston 5 guidée dans la chambre de fuites 6 et entouré par segment, par le soufflet à ondulations ou plis 7. Le soufflet sépare la chambre de fuites 6 et le volume annulaire 8 rempli avec de l’air. Le soufflet à ondulations ou plis 7 est relié respectivement en extrémité par une pièce annulaire 10, 11 à la tige de piston 5 et au carter 2. Comme cela apparaît notamment à la FIG. 3 , le soufflet à ondulation ou plis 7 a un diamètre hydraulique D B égal au diamètre extérieur D K du piston de pompe 4. Ainsi lors du mouvement du piston de pompe 4 on a une compensation volumétrique par le soufflet à ondulations ou plis 7. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Pompe à haute pression 2 Carter 3 Alésage 4 Piston 5 Tige de piston 6 Chambre de fuites 7 Soufflet à ondulations ou plis D B Diamètre hydraulique du soufflet D K Diamètre extérieur du piston 9 Perçage 10 Pièce de forme annulaire 11 Pièce de forme annulaire 12 Organe de guidage 13 Orifice traversant Pompe à haute pression (1) pour des carburants alternatifs notamment pour du méthanol ou de l’ammoniac comprenant un carter (2) avec un alésage (3) recevant un piston de pompe (4) en un mouvement de va-et-vient, - le piston de pompe (4) étant relié à une tige de piston (5) guidé dans une chambre de fuites (6) adjacente à l’alésage (3) et entouré au moins par segment par un soufflet à ondulations ou plis (7) qui est relié solidairement à une extrémité à la tige de piston (5) et à l’autre extrémité au carter (2), pompe caractérisée en ce que le soufflet à ondulations ou plis (7) a un diamètre hydraulique (D B ) qui est adapté au diamètre extérieur (D K ) du piston de pompe (4) de façon que pendant le mouvement du piston de pompe (4), le soufflet à ondulations ou plis (7) réalise une compensation volumétrique. Pompe à haute pression (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le soufflet à ondulations ou plis (7) sépare la chambre de fuites (6) du volume annulaire (8) rempli avec de l’air. Pompe à haute pression (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l’alésage (3) est étagé pour former la chambre de fuites (6). Pompe à haute pression (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre de fuites (6) est reliée au chemin de retour par un perçage (9) dans le carter (2). Pompe à haute pression (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le soufflet à ondulations ou plis (7) est relié solidairement à au moins une extrémité à la tige de piston (5) et/ou au carter (2) par une pièce de forme annulaire (10, 11). Pompe à haute pression (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’un organe de guidage (12) est installé de préférence dans la chambre de fuites (6) notamment par serrage en étant guidé sur la tige de piston (5). Pompe à haute pression (1) selon la revendication 6, caractérisée en ce que l’organe de guidage (2) a au moins un orifice traversant (13) de préférence plusieurs orifices traversants (13) répartis de façon équiangulaire.