CA2694607A1

CA2694607A1 - Modulating liquid pump

Info

Publication number: CA2694607A1
Application number: CA2694607A
Authority: CA
Inventors: Pascal Gresard
Original assignee: Individual
Current assignee: Suntec Industries France SA
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2009-04-09
Also published as: FR2919356B1; EP2179180B1; EP2179180A2; FR2919356A1; WO2009044016A2; US20120288381A1; WO2009044016A3

Abstract

La présente invention concerne une pompe modulante à liquide. Cette pompe (2) comprend un port d'entrée (4) pour recevoir un liquide et un port de sortie (6) pour distribuer ledit liquide, une pompe électromagnétique (12) disposée entre le port d'entrée et le port de sortie et comprenant un piston (18) pour pomper ledit liquide, ladite pompe modulante comprenant en outre un moyen de régulation (28) de la pression du liquide. Cette pompe est remarquable en ce que ledit moyen de régulation (28) est de type électrique et est apte à réguler la course dudit piston (18) en fonction d'un signal électrique de consigne (Vc). Application aux brûleurs à fioul.The present invention relates to a modulating liquid pump. This pump (2) comprises an inlet port (4) for receiving a liquid and an outlet port (6) for dispensing said liquid, an electromagnetic pump (12) disposed between the input port and the output port and comprising a piston (18) for pumping said liquid, said modulating pump further comprising a liquid pressure regulating means (28). This pump is remarkable in that said regulating means (28) is of the electric type and is able to regulate the stroke of said piston (18) as a function of an electrical reference signal (Vc). Application to oil burners.

Description

POMPE MODULANTE A LIQUIDE

La présente invention concerne une pompe modulante à
liquide, notamment à fioul.
A titre d'exemple, le présent texte fera référence à
une pompe modulante destinée à être utilisée avec un brûleur à fioul. On comprend cependant que la pompe modulante selon l'invention n'est pas limitée à cette utilisation particulière.
Depuis longtemps, les fabricants de brûleurs à fioul cherchent un moyen d'adapter la puissance des brûleurs aux besoins réels en chauffage au gré des variations de température extérieure.
On connaît des brûleurs pouvant fonctionner à deux puissances, dites basse et haute. Une telle pompe est divulguée notamment par le document EP 0 715 704. Elle comprend une pompe à engrenages internes qui est raccordée à une unité d'atomisation du fioul par une conduite maintenue à pression constante grâce à un régulateur de pression et un dispositif de soupape à trois voies. Ce dispositif relie de façon optionnelle l'unité d'atomisation du fioul soit avec le côté pression de la pompe soit avec le côté retour de la pompe afin de créer une pression modulée. Le dispositif de soupape applique la pression constante ou la pression modulée à l'unité d'atomisation ce qui permet au brûleur de fonctionner à deux niveaux de puissance.
Les pompes équipant ces brûleurs ne peuvent cependant pas être commandées dans un mode intermédiaire, entre la puissance haute et la puissance basse.
On connaît également des brûleurs à modulation pour des moyennes et grandes puissances, par exemple de 1000 à 30 000 kW, dont la pression de pulvérisation du fioul est réglée de façon continue par action sur une vis de réglage d'un régulateur de pression. Le document FR 2 241 746 COPIE DE CONFIRMATION MODULATING LIQUID PUMP

The present invention relates to a modulating pump with liquid, especially oil.
For example, this text will refer to a modulating pump intended to be used with a oil burner. However, we understand that the pump modulating device according to the invention is not limited to this particular use.
For a long time, the manufacturers of oil burners are looking for a way to adapt the power of the burners to real heating needs according to the variations of outside temperature.
There are known burners that can operate at two powers, say low and high. Such a pump is disclosed in particular by document EP 0 715 704. It includes an internal gear pump that is connected to a unit of atomization of fuel oil by a pipe maintained at constant pressure thanks to a regulator of pressure and a three-way valve device. This device optionally connects the atomizing unit oil either with the pressure side of the pump or with the return side of the pump to create pressure modulated. The valve device applies pressure constant or modulated pressure at the atomizing unit this which allows the burner to operate at two levels of power.
The pumps fitted to these burners, however, can not not be ordered in an intermediate mode, between the high power and low power.
Modulating burners are also known medium and large powers, for example 1000 30 000 kW, whose oil spraying pressure is continuously adjusted by acting on a set screw a pressure regulator. FR 2 241 746 CONFIRMATION COPY

- 2 -décrit un tel brûleur. Toutefois, ce type de régulation n'est pas adapté, en raison de son coût et de son encombrement, aux brûleurs de faibles puissances.
On connaît aussi une pompe modulante de façon électronique, telle que celle décrite dans le brevet européen EP 0 202 714, comprenant un corps de pompe avec une chambre interne, une canalisation d'aspiration, une canalisation de refoulement munie d'une soupape une voie, une bobine disposée autour d'une première partie du corps de pompe et un piston en partie magnétisable, logé dans ladite chambre et maintenu dans une position par un ressort. En augmentant la tension aux bornes de la bobine, le piston se déplace sous l'action du champ magnétique et le fluide est refoulé. En contrôlant la fréquence de la tension de la bobine, on fait varier le volume de refoulement de la pompe. Toutefois, ici on ne régule que le volume de fluide déplacé et non la pression.
L'invention a pour but de permettre de façon simple la commande de manière continue d'une pompe modulante entre une pression minimale et une pression maximale. Par commande en continu, on entend que la pression de sortie du liquide peut être commandée à une pression de consigne quelconque entre la pression minimale et la pression maximale.
L'invention repose sur l'utilisation d'une pompe électromagnétique agencée dans une pompe modulante et sur un dispositif de commande électrique pour régler la course du piston de cette pompe électromagnétique.
Le Demandeur a en effet constaté que la pression du liquide en sortie de la pompe modulante est une fonction pratiquement linéaire de la tension du signal de commande électrique appliqué à la pompe électromagnétique.
L'invention a ainsi pour objet une pompe modulante à
liquide comprenant un port d'entrée pour recevoir un - 2 -describes such a burner. However, this type of regulation is not suitable, because of its cost and congestion, low-power burners.
A modulating pump is also known electronic, as described in the patent EP 0 202 714, comprising a pump body with an internal chamber, a suction pipe, a discharge pipe with one-way valve, a coil arranged around a first part of the body pump and a partially magnetisable piston housed in said chamber and held in a position by a spring. By increasing the voltage across the coil, the piston moves under the action of the magnetic field and the fluid is repressed. By controlling the frequency of the tension of the coil, the volume of discharge of the pump. However, here we regulate only the fluid volume displaced and not the pressure.
The invention aims to allow a simple way the continuous control of a modulating pump between minimum pressure and maximum pressure. By continuous control means that the outlet pressure of the liquid can be controlled at a set pressure any between the minimum pressure and the pressure Max.
The invention is based on the use of a pump electromagnetic device arranged in a modulating pump and on an electric control device to adjust the race of the piston of this electromagnetic pump.
The Applicant has indeed found that the pressure of the liquid output of the modulating pump is a function virtually linear control signal voltage electric applied to the electromagnetic pump.
The subject of the invention is thus a modulating pump with liquid comprising an input port for receiving a

- 3 -liquide et un port de sortie pour distribuer ledit liquide, une pompe électromagnétique disposée entre le port d'entrée et le port de sortie comprenant un piston pour pomper ledit liquide, un moyen de régulation de la pression du liquide, ladite pompe modulante étant caractérisée en ce que ledit moyen de régulation est de type électrique et est apte à
réguler la course dudit piston en fonctibn d'un signal électrique de consigne.
De manière avantageuse, la course du piston est commandée par le niveau de tension du signal électrique de consigne.
Selon un mode de réalisation préféré, le moyen de régulation est conçu pour appliquer sur un enroulement d'excitation de la pompe électrômagnétique un signal de tension électrique modulé.
En particulier, le moyen de régulation est conçu pour recevoir un signal électrique de tension alternatif et peut comporter un moyen de redressement de ce signal, par exemple un pont de diodes si l'on souhaite redresser les alternances négatives ou une diode si l'on souhaite simplement supprimer les alternances négatives.
Selon un mode de réalisation particulier, le moyen de régulation est apte à recevoir un signal électrique alternatif à une fréquence de 50 Hz ou 60 Hz.
De manière avantageuse, la pompe modulante comporte un dispositif anti-refoulement du liquide entre le port d'entrée et le port de sortie.
En particulier, le dispositif anti-refoulement peut comprendre une soupape d'aspiration disposée en amont de la pompe électromagnétique et une soupape de refoulement disposée en aval de la pompe électromagnétique.
Selon un mode de réalisation préféré, la pompe modulante comprend un moyen de pompage supplémentaire disposé entre le port d'entrée et la pompe - 3 -liquid and an outlet port for dispensing said liquid, an electromagnetic pump arranged between the port of entry and the output port comprising a piston for pumping said liquid, a means of regulating the pressure of the liquid, said modulating pump being characterized in that said regulation means is of the electric type and is suitable for regulating the stroke of said piston as a function of a signal electrical setpoint.
Advantageously, the piston stroke is controlled by the voltage level of the electrical signal from setpoint.
According to a preferred embodiment, the means of regulation is designed to apply on a coil of excitation of the electromagnetic pump a signal of modulated electrical voltage.
In particular, the regulating means is designed to receive an AC voltage signal and can include a means of recovery of this signal, by example a diode bridge if one wishes to straighten the negative alternations or a diode if one wishes simply remove the negative half-waves.
According to a particular embodiment, the means of regulation is able to receive an electrical signal alternating at a frequency of 50 Hz or 60 Hz.
Advantageously, the modulating pump comprises a backflow device for the liquid between the port entrance and exit port.
In particular, the anti-backflow device can include a suction valve located upstream of the electromagnetic pump and a discharge valve disposed downstream of the electromagnetic pump.
According to a preferred embodiment, the pump modulating includes additional pumping means arranged between the inlet port and the pump

- 4 -électromagnétique.
Ce moyen de pompage supplémentaire est avantageusement de type pompe à engrenage.
De manière préférée, la pompe modulante peut comprendre un moyen de régulation de la pression minimale et/ou de la pression maximale du liquide.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre, faite à titre illustratif et non limitatif, en référence au dessin unique annexé sur lequel on a représenté schématiquement une pompe modulante selon l'invention pour alimenter un gicleur à fioul.
La pompe modulante 2 comprend un port d'entrée 4 destiné à être relié à un réservoir de fioul 6 et un port de sortie 8 destiné à être relié à un gicleur 10.
Une pompe électromagnétique 12 est disposée entre le port d'entrée et le port de sortie. Cette pompe électromagnétique 12 comprend, de manière classique, un enroulement d'excitation 14 qui est destiné à être alimenté
par un signal électrique de commande, une armature cylindrique 16 liée à un piston de pompe 18 et un ressort 20 de compression. Le piston coulisse dans un cylindre 22 qui communique avec l'aspiration par une soupape d'aspiration 24 et avec le refoulement par une soupape de refoulement 26.
Le Demandeur a constaté que lorsque la tension d'alimentation sur l'enroulement d'excitation 14 décroît, ce qui entraîne une réduction de la course du piston 18, la pression du fioul décroît également dans la pompe modulante, et ce de façon presque linéaire.
Plus exactement, la tension d'alimentation définit la course du piston, et par suite le débit du fioul pompé par le piston et ainsi la pression du fioul au niveau du port de sortie 8.
Cette tension d'alimentation est une tension modulée, - 4 -electromagnetic.
This additional pumping means is advantageously of the gear pump type.
Preferably, the modulating pump can to understand a means of regulating the minimum pressure and / or the maximum pressure of the liquid.
The invention will be better understood in the light of description which will follow, made for illustrative purposes and not limiting, with reference to the attached single drawing on which schematically shows a modulating pump according to the invention for supplying a fuel nozzle.
The modulating pump 2 comprises an input port 4 intended to be connected to a fuel tank 6 and a port outlet 8 intended to be connected to a nozzle 10.
An electromagnetic pump 12 is disposed between the port of entry and the port of exit. This pump electromagnetic system 12 comprises, in a conventional manner, a excitation winding 14 which is intended to be powered by an electrical control signal, an armature cylindrical 16 connected to a pump piston 18 and a compression spring 20. The piston slides in a cylinder 22 which communicates with the suction by a suction valve 24 and with the discharge by a discharge valve 26.
The Applicant has found that when the supply voltage on the excitation winding 14 decreases, which results in a reduction of the stroke of the piston 18, the oil pressure also decreases in the pump modulating, almost linearly.
More exactly, the supply voltage defines the piston stroke, and consequently the flow rate of the oil pumped by the piston and thus the pressure of the fuel at the port output 8.
This supply voltage is a modulated voltage,

- 5 -pour entraîner le piston dans un mouvement de va-et-vient.
Elle est fournie par un moyen de régulation 28 qui reçoit un signal électrique de consigne Vc. Le signal de consigne est dérivé par exemple d'un signal de tension alternative issu du réseau électrique à 50 Hz ou 60 Hz et dont la tension est ajustée en fonction de la pression de fioul désirée.
Dans le mode de réalisation représenté, le moyen de redressement 30 est une diode, ce qui supprime les alternances négatives du signal Vc. On pourrait également redresser les alternances négatives au moyen d'un pont de diodes. Enfin, dans certaines applications, il est possible d'appliquer directement le signal alternatif à
l'enroulement d'excitation, si la fréquence du signal alternatif est choisie suffisamment faible pour permettre au piston d'accomplir son mouvement de va-et-vient avec l'amplitude désirée, malgré son inertie.
Dans certaines applications, la pompe électromagnétique 12 peut avoir une capacité d'aspiration insuffisante pour permettre seule le fonctionnement correct de la pompe modulante 2, notamment lorsque le réservoir de fioul 6 est éloigné de la pompe modulante 2, par exemple lorsque cette distance est de plusieurs mètres. Dans ce cas, la pompe modulante 2 comprend avantageusement une pompe supplémentaire 28, telle que par exemple une pompe à
engrenage, qui est disposée en amont de la pompe électromagnétique et qui est destinée à suppléer la faible capacité d'aspiration de la pompe électromagnétique.
La pompe modulante comprend en outre généralement un régulateur de pression minimale 34 et un régulateur de pression maximale 36 respectivement en amont et en aval de la pompe électromagnétique, ces régulateurs étant par ailleurs reliés à une canalisation de refoulement 18 débouchant dans le réservoir 6.

WO 2009/04401- 5 -to drive the piston in a back and forth motion.
It is provided by a regulating means 28 which receives an electrical reference signal Vc. The command signal is derived for example from an AC voltage signal from the 50 Hz or 60 Hz electrical network and whose voltage is adjusted according to the oil pressure desired.
In the embodiment shown, the means of rectification 30 is a diode, which removes the negative alternations of the signal Vc. We could also straighten the negative alternations by means of a bridge of diodes. Finally, in some applications, it is possible to directly apply the AC signal to the excitation winding, if the signal frequency alternative is chosen low enough to allow to the piston to perform its back-and-forth movement with the desired amplitude, despite its inertia.
In some applications, the pump electromagnetic 12 can have a suction ability insufficient to allow only the correct functioning of the modulating pump 2, especially when the reservoir of oil 6 is away from the modulating pump 2, for example when this distance is several meters. In this In this case, the modulating pump 2 advantageously comprises a additional pump 28, such as for example a pump gear, which is arranged upstream of the pump electromagnetic and which is intended to supply the weak suction capacity of the electromagnetic pump.
The modulating pump furthermore generally comprises a minimum pressure regulator 34 and a regulator of maximum pressure 36 respectively upstream and downstream of the electromagnetic pump, these regulators being elsewhere connected to a discharge pipe 18 opening into the tank 6.

WO 2009/04401

6 PCT/FR2008/001107 Elle peut comprendre encore du côté du refoulement de la pompe électromagnétique 12, comme représenté, un capteur de pression 38, un accumulateur hydropneumatique 40, pour effectuer un lissage des fluctuations de pression dues au mouvement de va-et-vient du piston, et une électrovanne de coupure de sécurité 42. 6 PCT / FR2008 / 001107 She can understand again on the side of the repression of the electromagnetic pump 12, as shown, a sensor 38, a hydropneumatic accumulator 40, for Smoothing of pressure fluctuations due to reciprocating movement of the piston, and a solenoid valve security break 42.

Claims

1 - Modulating pump (2) with liquid comprising a port inlet (4) for receiving a liquid and a port of outlet (6) for dispensing said liquid, a pump electromagnet (12) disposed between the port of entry and the output port and comprising a piston (18) for pumping said liquid, said modulating pump comprising a means for regulating (28) the pressure of the liquid, characterized in that said regulating means (28) is of the type electric and is able to regulate the travel of said piston (18) according to an electrical signal of setpoint (Vc).

2 - modulating pump according to claim 1, characterized in that the stroke of the piston (18) is controlled by the voltage level of the electrical signal from setpoint (Vc).

3 - modulating pump according to one of the claims preceding, characterized in that the means of regulation (28) is designed to apply on a winding of excitation (14) of the electromagnetic pump (12) a modulated voltage signal.

4 - modulating pump according to claim 3, characterized in that the regulating means (28) is designed to receive an electrical voltage signal alternative and includes a rectifying means (30) for signal.

- modulating pump according to one of claims 3 or 4, characterized in that the regulating means (28) is able to receive an alternative electrical signal at a frequency of 50 Hz or 60 Hz.

6 - modulating pump according to one of the claims preceding, characterized in that it comprises a backflow device (24, 26) of the liquid between the port of entry and the port of exit.

7 - modulating pump according to claim 6, characterized in that the backflow prevention device comprises a suction valve (24) arranged upstream of the piston (18) of the electromagnetic pump (12) and a discharge valve (26) disposed downstream of the piston (18) the electromagnetic pump (12).

8 - modulating pump according to one of the claims precedents, characterized in that it comprises a means additional pump (32) disposed between the port input (4) and the electromagnetic pump (12).

9 - modulating pump according to claim 10, characterized in that the additional pumping means is a gear pump type.

Pump according to one of the claims precedents, characterized in that it comprises a means setting (34, 36) of the minimum pressure and / or the maximum pressure of the liquid.