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POMPE ALTERNATIVE, POUR LIQUIDES ET GAZ.
La présente invention concerne un nouveau type de pompe alterna- tive, pour liquides et aussi pour gaz, capable de rejoindre des pressions très élevées, de permettre le réglage exact du débit, même s'il est très pe- tit, à chaque pulsation, et qui est aussi capable de fonctionner à des régi- mes très élevés.
Ayant ces qualités cette pompe, selon l'invention, est spéciale- ment apte à être employée comme pompe d'injection pour moteurs à combustion intérieure, dans lesquels l'injection du combustible liquide doit s'effec- tuer à des pressions très hautes, avec fréquences élevées, en phase exacte avec le cycle fonctionnel du môteur, et avec des débits relativement petits et exactement dosés.
@ Cette application ne constitue pourtant pas une limitation de l'invention, puisque la pompe, selon l'invention, peut être employée avanta- geusement aussi pour d'autres usages et dans d'autres domaines, surtout là où' l'on a des conditions de fonctionnement semblables à la susdite.
En particulier, la présente invention a pour but de réaliser une pompe dont le coût soit relativement limité, qui ait une grande sûreté de fonctionnement, qui ait une longue durée, qui soit à même de rejoindre des fréquences de fonctionnement très élevées et qui puisse doser et pomper exactement à chaque pulsation des quantités de liquide très petites : tout cela opposé aux fréquences obtenables et aux quantités injectables avec les pompes à injection des types déjà connus qui ont des chambres de compression à volume variable constituées par des cylindres dans lesquels glissent des petits pistons qui nécessitent, pour leur construction, une grande précision de travail et l'emploi de matériaux spéciaux.
Les dites pompes déjà connues nécessitent une lubrification et ne peuvent pas rejoindre sans difficultés et inconvénients de très hautes vélocités de fonctionnement, surtout s'il s'agit de pomper et d'injecter de l'essence. @
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A cause de cela ces pompes déjà connues ne peuvent pas être em- ployées avantageusement pour des moteurs de petite cylindrée et avec haute vélocité de rotation, surtout là où il s'agit d'injecter des combustibles légers et très fluides, comme l'essence de'pétrole en petites quantités à chaque pulsation.
La nouvelle pompe, objet de la présente invention, présente comme caractéristique principale, une chambre de compression à volume varia- ble, formée par deux pièces opposées relativement mobiles et par un élément annulaire déformable élastiquement, comprimable entre les zones périphériques des dites pièces opposées, et réalisant les parois latérales de la chambre.
De cette façon, la variation de volume de la chambre est obtenue sans que s'effectuent des glissements entre parois voisines et relativement mobiles, pendant que la clôture hermétique est assurée par le fait que les susdites pièces adhèrent l'une à l'autre sans faire de mouvement relatif dans les zones qui sont en contact réciproque.
En particulier, selon l'invention, le dit élément annulaire est constitué-par un anneau de gomme synthétique ou par d'autres matériaux sem- blables, lesquels peuvent pourtant être remplacés par d'autres matériaux con- nus ou qui pourront être réalisés à l'avenir, qui présentent les caractéris- tiques d'élasticité et d'adhésion du genre de celles présentées par la gomme synthétique.
De préférence, la chambre à volume variable de la nouvelle pompe est pourvue d'une soupape d'entrée dont le siège d'appui est obtenu sur la paroi mobile d'une des dites pièces opposées et réalisé de façon à se fermer pendant le mouvement de la dite pièce mobile, dans la direction de la ré- duction du volume de la chambre.
De cette façon la soupape ne nécessite pas un dispositif de com- mande particulier, puisque son ouverture et fermeture se font par suite du mouvement de la même pièce mobile. Ladite disposition de la soupape, dans la nouvelle pompe, permet de varier le débit de la pompe, en variant à l'ai- de d'un dispositif quelconque l'instant dans lequel la soupape s'applique sur son siège d'appui, pendant le mouvement de la dite pièce mobile, pour obtenir le débit effectif à chaque pulsation.
Ces caractéristiques et d'autres encore, de l'invention, qui se- ront spécifiées ensuite, et les principaux avantages qui en dérivent, sont indiqués dans la description suivante d'un exemple indicatif, mais non pas limitatif, de réalisation de la pompe, reproduite dans le dessin ci-joint, dans lequel : la fig. 1 représente la pompe en section axiale ; les figs. 2 et 3 représentent, en échelle plus grande la parti- cularité de la chambre de compression à volume variable, en phase prochaine à la fermeture de la soupape d'entrée et respectivement en phase de compres- sion.
Selon l'exemple ici représenté, la nouvelle pompe se compose d'un corps creux 10, qui est fermé dans la partie supérieure avec un couvercle 11 lequel est retenu par une pièce en forme de bague 12 formant une cavité substantiellement cylindrique 13 dans laquelle est axialement mobile une piè- ce 14 avec une tête élargie. La surface frontale intérieure 16 du couvercle 11 constitue le ciel de la chambre 40 à volume variable, dont la base est constituée par la surface supérieure 15 de la pièce 14 qui représente la.par- tie mobile.
Un anneau en gomme 17 ou en autre matériel élastique, placé en- tre les portions périphériques des dites surfaces, constitue les parois la- térales de la dite chambre, la fermeture hermétique de laquelle est assurée par la bonne adhérence entre les dites surfaces et l'anneau, adhérence qui peut éventuellement être mieux assurée avec l'emploi d'un moyen adhésif ou d'autres moyens.
A travers le couvercle 11 se trouve une soupape normale de sor- tie 18 à fermeture automatique, constituée par exemple par une bille 19 qui est poussée en position de fermeture par un ressort 20 (figs. 2 et 3).
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Dans la tête élargie de la pièce 14 est réalisé le siège conique 21 d'une soupape à champignon 22 (figs. 2 .et 3) dont la tige 23 passe axiale- ment travers la pièce 14 en se prolongeant jusqu'à s'appuyer sur une came excentrique 24 qui fait partie d'un axe 25 traversant diamétralement la pièce 14. Cet axe se prolonge jusqu'à l'extérieur à travers les trous 39 afin d'être raccordé à une transmission quelconque 26 pour le réglage du débit de la pompe.
La soupape 22 est soumise l'action d'un ressort 27 (fig. 1) qui la pousse vers le siège 21 jusqu'à ce que l'extrémité de la tige 23 con- tacte la dite pièce 24 de l'axe 25.
La pièce mobile 14 de son côté se prolonge axialement à tra- vers une ouverture 38 dans le fond du corps 10,' formant ainsi une tige 28 soumise à l'action d'une came 29 ou autre dispositif, qui soit même de donnerà la dite pièce un mouvement alternatif dans la phase et fréquence désirées. La pièce 14 est supportée et guidée en bas dans le corps 10 par un anneau élastique 30 (fig. 1), lequel a aussi la fonction de fermer hermétiquement le creux 13 intérieur de la pompe. Dans ce creux peut être introduit, avec direction A moyennant un raccord 31 le combustible liquide injecter, ou n'importe quel liquide à pomper.
La chambre 13 est en communication avec le passage intérieur au siège 21 de la soupape 22 au moyen des canaux '32 traversant, avec direction substantiellement radiale, la pièce 14. Enfin la dite pièce est constamment poussée vers la came 29, c'est-à-dire dans la direction . correspondante à l'augmentation du volume de la chambre 40, par un ressort 33.
La dite chambre 40 peut être mise en communication avec l'exté- rieur µ travers un passage 34, qui est normalement fermé, par exemple au moyen d'une vis pointe conique 35, lorsqu'on doitévacuer l'air qui se trou- vait dans la dite chambre.
Cette pompe fonctionné comme suit :
La rotation de la came 29 provoque alternativement l'éloignement de la pièce 14 à la surface 16 du ccuvercle 11 provoquant ainsi la réduction et respectivement l'augmentation du volume de la chambre 40. Le regonflement de la section de l'anneau 17 dans la phase de compression (figs 2 et 3) con- tribue à la dite réduction de volume. Etant donné qu'il n'y a aucune néces- sité de clôture hermétique entre les parties glissantes, la dite chambre 40 peut avoir un grand diamètre, et pour cela, la nouvelle pompe peut fonc- tionner avec le débit désiré tout en maintenant très réduite la mesure des mouvements axiaux, de la pièce 14, par exemple de quelques dixièmes de milli- mètre,pour les pompes normales d'injection.
Cela est très avantageux pour la sûreté du fonctionnement et pour la réduction des sollicitations imposées aux pièces mobiles, étant donné la petite valeur des accélérations et des vélocités linéaires.
En supposant la pièce 14 dans sa position du plus grand éloigne- ment de la surface 16 (fig. 1), la soupape 22 est détachée de son siège d'ap- pui 21 et le liquide, introduit dans la chambre 13,à travers les canaux 32 arrive dans la chambre 40. Lorsque la came 29, ou dispositif équivalent, commence à pousser la pièce 14 vers la surface 16, le volume de la chambre 40 se réduit progressivement, et le liquide contenu en surplus dans celle-ci retourne dans la direction B (fig. 2) dans la chambre 13 jusqu'à ce que la soupape 22 ne s'appuie contre son siège 21 en fermant ainsi la chambre.
Depuis cet instant (fig. 3) le liquide compris dans la chambre 40 est compri- mé et est obligé de sortir, avec direction C à travers la soupape 18 vers l'injecteur ou vers.ce qu'on désire. Le débit effectif de la pompe corres- pond par conséquent à la variation du volume de la chambre 40 depuis l'ins- tant dans lequel la soupape 22 se ferme sur son siège 21 jusqu'à l'instant où la pièce 14 rejoint la plus petite distance de la surface 16.
D'après cela on peut comprendre comment en tournant l'axe 25 on peut varier la position axiale de repos de la soupape 22 et par conséquent comment on peut déplacer, pendant le cycle fonctionnel susdit, l'instant dans
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lequel la soupape 22 entre en contact avec son siège 21, obtenant ainsi, de façon très simple la variation du débit effectif.
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ALTERNATIVE PUMP, FOR LIQUIDS AND GAS.
The present invention relates to a new type of reciprocating pump, for liquids and also for gas, capable of reaching very high pressures, allowing the exact adjustment of the flow rate, even if it is very small, at each pulsation, and which is also capable of operating at very high revs.
Having these qualities, this pump, according to the invention, is particularly suitable for being used as an injection pump for internal combustion engines, in which the injection of the liquid fuel must be carried out at very high pressures, with high frequencies, in exact phase with the functional cycle of the motor, and with relatively small and exactly dosed flow rates.
@ This application does not however constitute a limitation of the invention, since the pump, according to the invention, can be used advantageously also for other uses and in other fields, especially where one has operating conditions similar to the above.
In particular, the object of the present invention is to provide a pump the cost of which is relatively limited, which has great operating reliability, which has a long duration, which is able to reach very high operating frequencies and which can dose and pump exactly at each pulse very small quantities of liquid: all this opposite to the frequencies that can be obtained and to the injectable quantities with injection pumps of the types already known which have variable-volume compression chambers made up of cylinders in which small ones slide. pistons which require, for their construction, high working precision and the use of special materials.
Said pumps already known require lubrication and cannot reach very high operating speeds without difficulties and drawbacks, especially if it is a question of pumping and injecting gasoline. @
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Because of this these already known pumps cannot be used advantageously for small displacement engines with high rotational speed, especially where it is a question of injecting light and very fluid fuels, such as gasoline. of oil in small quantities with each pulse.
The new pump, object of the present invention, has as main characteristic, a variable volume compression chamber, formed by two opposed relatively movable parts and by an elastically deformable annular element, compressible between the peripheral zones of said opposite parts, and making the side walls of the chamber.
In this way, the variation in the volume of the chamber is obtained without slipping between neighboring and relatively mobile walls, while the hermetic closure is ensured by the fact that the aforesaid parts adhere to each other without make relative movement in areas that are in reciprocal contact.
In particular, according to the invention, said annular element is constituted by a ring of synthetic rubber or by other similar materials, which can however be replaced by other known materials or which can be produced at home. future, which exhibit the elasticity and adhesion characteristics of the kind exhibited by synthetic gum.
Preferably, the variable volume chamber of the new pump is provided with an inlet valve, the support seat of which is obtained on the movable wall of one of said opposite parts and made so as to close during movement of said movable part, in the direction of the reduction in the volume of the chamber.
In this way, the valve does not require a particular control device, since its opening and closing take place as a result of the movement of the same moving part. Said arrangement of the valve, in the new pump, makes it possible to vary the flow rate of the pump, varying with the aid of any device the instant in which the valve is applied to its support seat, during the movement of said moving part, to obtain the effective flow rate at each pulse.
These characteristics and others of the invention, which will be specified subsequently, and the main advantages which derive therefrom, are indicated in the following description of an indicative, but not limiting, embodiment of the pump. , reproduced in the attached drawing, in which: fig. 1 shows the pump in axial section; figs. 2 and 3 represent, on a larger scale, the peculiarity of the variable-volume compression chamber, in the next phase when the inlet valve is closed and respectively in the compression phase.
According to the example shown here, the new pump consists of a hollow body 10, which is closed in the upper part with a cover 11 which is retained by a ring-shaped part 12 forming a substantially cylindrical cavity 13 in which is axially movable part 14 with an enlarged head. The inner front surface 16 of the cover 11 constitutes the sky of the variable-volume chamber 40, the base of which is formed by the upper surface 15 of the part 14 which represents the movable part.
A ring of rubber 17 or of other elastic material, placed between the peripheral portions of said surfaces, constitutes the side walls of said chamber, the hermetic closure of which is ensured by good adhesion between said surfaces and the 'ring, adhesion which can possibly be better ensured with the use of an adhesive means or other means.
Through the cover 11 there is a normal self-closing outlet valve 18, constituted for example by a ball 19 which is pushed into the closed position by a spring 20 (figs. 2 and 3).
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In the enlarged head of the part 14 is made the conical seat 21 of a mushroom valve 22 (figs. 2. And 3), the rod 23 of which passes axially through the part 14, extending until it rests. on an eccentric cam 24 which forms part of an axis 25 diametrically crossing the part 14. This axis extends to the outside through the holes 39 in order to be connected to any transmission 26 for adjusting the flow rate. the pump.
The valve 22 is subjected to the action of a spring 27 (fig. 1) which pushes it towards the seat 21 until the end of the rod 23 contacts said part 24 of the axis 25.
The movable part 14 for its part extends axially through an opening 38 in the bottom of the body 10, thus forming a rod 28 subjected to the action of a cam 29 or other device, which is even to give the said part reciprocating in the desired phase and frequency. The part 14 is supported and guided downwards in the body 10 by an elastic ring 30 (fig. 1), which also has the function of hermetically closing the hollow 13 inside the pump. In this hollow can be introduced, with direction A by means of a connection 31, the liquid fuel to be injected, or any liquid to be pumped.
The chamber 13 is in communication with the passage inside the seat 21 of the valve 22 by means of the channels '32 passing through, with a substantially radial direction, the part 14. Finally, said part is constantly pushed towards the cam 29, that is to say- ie in the direction. corresponding to the increase in the volume of the chamber 40, by a spring 33.
Said chamber 40 can be placed in communication with the exterior µ through a passage 34, which is normally closed, for example by means of a conical point screw 35, when the air which is present has to be evacuated. in the said room.
This pump operated as follows:
The rotation of the cam 29 alternately causes the part 14 to move away from the surface 16 of the cover 11 thus causing the reduction and respectively the increase in the volume of the chamber 40. The re-inflation of the section of the ring 17 in the chamber. compression phase (figs 2 and 3) contributes to said volume reduction. Since there is no need for a hermetic closure between the sliding parts, said chamber 40 can have a large diameter, and for this, the new pump can operate with the desired flow rate while maintaining very reduces the measurement of the axial movements of the part 14, for example by a few tenths of a millimeter, for normal injection pumps.
This is very advantageous for operating safety and for reducing the stresses imposed on the moving parts, given the small value of the linear accelerations and velocities.
Assuming part 14 in its position furthest away from surface 16 (fig. 1), valve 22 is detached from its support seat 21 and liquid, introduced into chamber 13, through. the channels 32 arrive in the chamber 40. When the cam 29, or equivalent device, begins to push the part 14 towards the surface 16, the volume of the chamber 40 is gradually reduced, and the liquid contained in surplus therein returns in direction B (fig. 2) in chamber 13 until valve 22 rests against its seat 21 thus closing the chamber.
From this moment (fig. 3) the liquid included in the chamber 40 is compressed and is forced to exit, with direction C through the valve 18 towards the injector or towards what is desired. The effective flow rate of the pump therefore corresponds to the variation in the volume of the chamber 40 from the moment in which the valve 22 closes on its seat 21 until the moment when the part 14 reaches the most. small distance from surface 16.
From this one can understand how by turning the axis 25 one can vary the axial rest position of the valve 22 and consequently how one can move, during the aforesaid functional cycle, the instant in
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which the valve 22 comes into contact with its seat 21, thus obtaining, in a very simple way, the variation of the effective flow rate.