Pompe à piston La présente invention a pour objet une pompe à piston, notamment une pompe do- seuse, caractérisée par le fait que le piston, coulissant librement dans le corps de la pompe, est pourvu d'une tige comportant au moins un dispositif destiné à réaliser un temps mort à la fin d'au moins une des deux courses d'aspira tion et de refoulement respectivement du piston, en vue d'assurer un débit déterminé.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, représente deux formes et des variantes d'exé cution de la pompe à piston, objet de l'inven tion.
Les fig. 1 à 3 représentent schématiquement une pompe à débit non réglable, réduite à ses éléments essentiels, dans diverses positions de la course du piston.
La fig. 4 est un diagramme montrant le cycle de fonctionnement de la pompe représentée aux fig. 1 à 3.
La fig. 5 est une vue schématique en éléva tion d'une pompe à piston à débit réglable, limitée à ses éléments essentiels.
La fig. 6 est une vue schématique en élé vation d'une première variante de la pompe représentée à la fig. 5. La fig. 7 est, à plus grande échelle, une vue en élévation en coupe axiale d'une deuxième variante de la pompe établie suivant le schéma de la fig. 6.
La fig. 8 est une vue en plan d'un clapet de la pompe représentée à la fig. 7.
La fig. 9 en est une coupe suivant la ligne IX-IX de la fig. 8.
La fig. 10 est une vue en élévation de l'extré mité postérieure de la pompe représentée à la fig. 7, à laquelle est adapté un moyen d'asser vissement.
La fig. 11 est une vue schématique en plan d'une pompe comprenant plusieurs unités de pompage disposées en étoile et commandées par une seule came.
La fig. 12 en est une coupe suivant la ligne XII-XII de la fig. 11.
La fig. 13 est une vue schématique en élé vation d'une troisième variante de la pompe représentée aux fig. 6 et 7.
La fig. 14 est une coupe d'une vis de réglage. Dans les fig. 1 à 3, 1 désigne un corps de pompe cylindrique dans lequel se déplace un piston 2, ledit corps comportant un clapet d'aspiration 3 et un clapet de refoulement 4.
Le piston 2 fait corps avec l'une des extrémités d'une tige 5 guidée par des organes non repré sentés, l'autre extrémité de la tige 5 compor tant une boutonnière 6, ayant une longueur donnée, dans laquelle est susceptible de coulis ser un axe 7, fixé à l'une des extrémités d'une bielle 8, dont l'autre extrémité est articulée en 9 à l'extrémité d'une manivelle 10, susceptible de tourner autour d'un axe 11, situé sur le pro longement de l'axe de la tige 5.
12 et 13 désignent respectivement des butées fixes contre lesquelles est susceptible de heurter une butée mobile 14, fixée sur la tige 5, à la fin des courses d'aspi ration et _ de refoulement respectivement du piston 2.
La pompe décrite fonctionne de la manière suivante: la manivelle 10 tournant dans le sens des aiguilles d'une montre, dans la direction de la flèche de la fig. 1 qui représente la pompe pendant sa course d'aspiration, la bielle 8 entraîne la tige de piston 5 par l'intermédiaire de l'axe 7, situé à l'extrémité droite de la bou tonnière 6. A la fin de la course d'aspiration, représentée en fig. 2, l'axe 9 occupe la posi tion 9' et la butée mobile 14 est en contact avec la butée fixe 12.A partir de cette position, la manivelle 10 continuant à tourner en entraînant la bielle 8, l'axe 7 de ladite bielle coulisse à l'intérieur de la boutonnière 6, le piston restant immobile.
La manivelle continuant à tourner, l'axe 7 atteint l'extrémité gauche de la bou tonnière, l'attelage bielle-manivelle se trouvant dans la position représentée en pointillé sur la fig. 2. Le piston reste donc immobile pendant tout le temps qu'a duré le mouvement corres pondant de la manivelle. Celle-ci continuant à tourner, l'axe 7 repousse la tige de piston 5 et le piston 2, à l'encontre de la pression qui existe dans la canalisation de refoulement. A ce moment, le clapet de refoulement 4 étant ouvert, le liquide contenu dans la pompe est refoulé peu à peu.
La manivelle continuant son mou vement de rotation, le piston atteint la position de refoulement maximum, représentée en fig. 3 et la butée mobile 14 vient en contact avec la butée fixe 13.A partir de ce moment, la mani- velle 10 continuant à tourner, la bielle 8 n'en traîne plus la tige du piston, l'axe 7 pouvant coulisser à l'intérieur de la boutonnière 6. Le piston reste alors immobile, la manivelle con tinuant à tourner jusqu'à ce que l'axe 7 soit ramené à l'extrémité droite de la boutonnière 6, position représentée en pointillé en fig. 3 et à partir de laquelle la bielle 8 entraîne le piston dans une nouvelle course d'aspiration.
A la fin de la course de refoulement, le piston est donc resté immobile pendant le temps néces saire pour que la manivelle ait tourné depuis la position représentée en traits pleins en fig. 3 jusqu'à la position représentée en traits poin tillés à ladite figure.
Le diagramme indiquant le débit de la pompe en fonction du temps est représenté en fig. 4, dans laquelle les temps sont indiqués en abscisses sur l'axe Ox, et la course du piston en ordonnées suivant l'axe Oy. A représente chaque course d'aspiration, R chaque course de refoulement. On remarque sur ce diagramme qu'à la fin de chacune des courses d'aspiration et de refoulement respectivement se produit un temps mort, d'une durée notable. La présence de ces deux temps morts est très importante pour le fonctionnement de la pompe décrite. Le temps mort à l'extrémité de la course d'aspira tion est destiné à obtenir un remplissage à peu près parfait du cylindre du fait qu'il donne au liquide le temps nécessaire pour remplir ledit cylindre.
En outre, il permet au clapet d'aspi ration de se refermer entièrement avant que le piston se déplace à nouveau, ce qui élimine toute possibilité de refoulement dans la canali sation d'aspiration.
A l'extrémité de la course de refoulement, le temps mort donne au clapet de refoulement tout le temps nécessaire pour revenir en posi tion de fermeture et empêcher, par conséquent, toute rentrée de liquide par l'orifice de refoule ment pendant le début de la course d'aspiration suivante.
Cette disposition permet, par conséquent, d'obtenir que la quantité de liquide débité par la pompe pour chaque cycle complet corres ponde aussi exactement que possible au volume utile de la pompe. On a ainsi un dosage très précis du liquide débité. Cette disposition per met, en outre, d'utiliser des clapets plats, très légers et sans ressorts, du genre de celui indiqué ci-après, lesdits clapets étant destinés à assurer, dans tous. les cas, un fonctionnement d'une grande efficacité. De tels clapets plats, légers et sans ressorts, sont pratiquement inapplicables dans les pompes usuelles car, lorsqu'il n'y a pas de temps mort, lesdits clapets n'ont pas le temps de revenir à leur position de fermeture à la fin de chaque course d'aspiration ou de refoulement.
Les butées 12, 13 et 14 ont été prévues pour assurer que chaque course du piston, qu'il s'agisse de la course d'aspiration ou de la course de refoulement, soit complète et bien déterminée.
Dans la forme d'exécution de la pompe à piston représentée à la fig. 5, la tige de piston 5, au lieu d'être simplement. munie d'une bouton nière, comme c'est le cas dans les fig. 1 à 3, comporte un étrier 15, dont la partie antérieure 16, fixée à l'extrémité de la tige 5, forme une butée mobile et dont la partie postérieure 17 comporte un alésage taraudé dans lequel est susceptible d'être vissée une vis 18 dont la tête 19 constitue une autre butée mobile. Ces deux butées 16 et 19 jouent le rôle des deux faces de la butée 14 de la fig. 1.
Entre les deux branches de l'étrier 15 est susceptible de se déplacer, dans un mouvement de translation, une pièce mobile 20 guidée par des glissières non représentées au dessin. La pièce 20- recevant un mouvement de va-et-vient au moyen d'une bielle 22, dont l'extrémité 21 est articulée sur la pièce 20 et l'extrémité 23 à une manivelle 24, correspond à l'attelage bielle-manivelle 7, 8, 9, 10 des figures précé dentes.
12 et 13 désignent, comme dans le cas pré cédent, les butées fixes contre lesquelles sont susceptibles de s'appuyer les butées mobiles 19 et 16 respectivement, en fin de course d'aspira tion et de refoulement respectivement. La seule différence avec la pompe des fig. 1 à 3 réside en ce que la butée unique 14 est remplacée par les deux butées 16 et 19. Le mouvement de la pièce mobile 20 est le même que celui de l'axe 7. La fig. 6 représente une première variante de la pompe représentée aux figures précédentes, et en particulier à la fig. 5.
Dans cette variante, l'actionnement de la pompe, au lieu de se faire par un attelage bielle-manivelle, est effectué au moyen d'une came excentrée 28, remplaçant la pièce 20, ladite came étant logée entre la butée 26 et l'extrémité 27 de la vis 18 formant butée. Dans ce cas, la came, en tournant autour de son axe 29, agit successivement sur les deux butées pour donner au piston un mouvement de va- et-vient qui est le même que dans le cas précé dent.
La fig. 7 représente d'une manière plus détaillée une deuxième variante de la pompe doseuse, comportant une came semblable à la came représentée à la fig. 6.
Sur cette fig. 7, 31 désigne un bâti dans lequel est logé un moyen mécanique de commande du piston, et 32 le corps de pompe fixé à l'ex trémité du bâti 31. A l'intérieur du bâti 31 est susceptible de se déplacer un piston plongeur 33, dont l'étanchéité est obtenue à l'aide d'un joint 34. 35 désigne la tige du piston 33, coulis sant dans un palier 36, ladite tige étant solidaire de l'une des extrémités d'un étrier 37 dont l'autre extrémité est solidaire d'un manchon 38, coulissant dans un palier 39. L'axe du dispo sitif de coulissement formé par les pièces 35, 36 est situé dans le prolongement de celui du dispositif de coulissement formé par les pièces 38, 39.
Dans la partie antérieure de l'étrier 37 est logé un poussoir 40, destiné à être actionné par une came 41, constituée par un roulement à billes excentré, ladite came tournant autour d'un axe 42. Le mouvement de rotation de la came 41 est commandé, par exemple, par un moteur, non représenté au dessin, ou par un dispositif moto-réducteur. Le plan médian de l'étrier 37 est décalé par rapport au plan de la came 41, soit vers la gauche, soit vers la droite de la fig. 7, de façon à ne pas gêner le mouvement de rotation de la came 41 autour de son axe 42.
Dans le manchon coulissant 38 est engagée une tige filetée 43, susceptible d'être vissée dans ledit manchon 38, taraudé à cet effet. La tige filetée 43 présente à sa partie antérieure un poussoir 44, destiné à servir de butée à la came 41, et à sa partie postérieure, une partie lisse 45 susceptible de coulisser dans un manchon 46. Le manchon 46 est susceptible de tourner, sans coulisser, dans un palier 47, placé derrière le palier 39 et coaxialement avec ce dernier. L'intérieur du manchon 46 présente une gorge longitudinale 48, dans laquelle pénètre un doigt 49, solidaire de la partie lisse 45.
En faisant tourner le manchon 46, celui-ci entraîne en rotation, par l'intermédiaire du doigt 49 et de la gorge 48, la pièce 45 en obli geant, par conséquent, la tige filetée 43 à se visser ou à se dévisser à l'intérieur du manchon 38, ce qui a pour effet de donner à l'ensemble de la butée, formée des parties 43, 44 et 45, un déplacement vers la droite ou vers la gauche respectivement. Le mouvement de rotation du manchon 46 est obtenu, par exemple, au moyen d'une manette de réglage 50, faisant corps avec ledit manchon. Un train d'engrenages 51, reliant le manchon 46 à un tambour 52, permet de repérer à chaque instant la position de réglage de la manette et, par conséquent, la position de la butée formée des parties 43, 44 et 45 à l'intérieur du bâti.
Cette position détermine l'écartement des poussoirs 40 et 44, destinés à régler la course du piston et, par conséquent, le débit de la pompe, comme il sera décrit ci-après.
Pendant le mouvement alternatif du piston, la butée, formée des parties 43, 44 et 45, ainsi que le manchon 38 se déplacent en coulissant à l'intérieur du palier 39 et du manchon 46 et, lorsque ces pièces occupent la position maximum vers la droite correspondant à la fin du temps d'aspiration, elles viennent en contact avec le fond du manchon 46, cette position de butée étant réglable lors du montage de la pompe, par exemple au moyen d'une vis 91, fixée à la partie postérieure de la partie lisse 45.
Dans cette position de butée, l'étrier 37 étant immobilisé, la came 41, placée sous sa position la plus excentrée où elle est en contact avec le poussoir 44, attaque de nouveau le poussoir 40 après une fraction de tour plus ou moins grande dépendant du réglage de l'écartement des poussoirs 40 et 44, ledit réglage étant obtenu par la manette 50.
Dans la position de réglage correspondant à l'écartement maximum des poussoirs 40 et 44, la came 41 tourne sans actionner le piston, dans un sens ou dans l'autre, ce réglage corres pondant à un débit nul. Dans la position d'écartement minimum des poussoirs 40 et 44, la came 41 vient en contact avec le poussoir 40 et le repousse aussitôt après avoir quitté le contact du poussoir 44, ce réglage ayant pour but de réaliser la course maximum du piston et, par conséquent, le débit maximum de la pompe. Les positions de réglage intermédiaires permettent de fournir tous les débits intermé diaires entre zéro et le maximum.
A l'extrémité antérieure du corps de porri- pe 32 est fixée une boîte à clapets, comportant des orifices d'entrée et de sortie du liquide; lesdits orifices communiquent avec les tubulures d'aspiration et de refoulement respectivement, disposées côte à côte de manière connue, seule la tubulure de refoulement 92 étant représentée à la fig. 7. Les clapets utilisés dans cette boîte sont du genre des clapets de compresseurs.
Un clapet 53 (fig. 8 et 9), formé d'une tôle mince, comporte à sa partie inférieure un bourrelet 54, destiné à être appliqué de manière étanche sur un siège 55, et des saillies 56, destinées à guider le mouvement vertical du clapet dans une cage cylindrique 57, une butée 60 (fig. 7) empêchant toute levée excessive dudit clapet. Cette disposition des clapets présente les avantages suivants: d'une part, le clapet a une très faible inertie et, d'autre part, il assure une étanchéité aussi parfaite que possible. En outre, l'emploi de tels clapets, légers et dépourvus de ressorts, est d'ailleurs rendu possible grâce aux temps morts de fin de course du piston, qui laissent auxdits clapets le temps de retomber sur leurs sièges.
La tubulure de refoulement 92 comporte un moyen, constitué par une bille 61, susceptible de se déplacer entre deux butées extrêmes 62 et 63, ledit moyen étant destiné à vérifier le bon fonctionnement du clapet 53. Lorsque le clapet de refoulement fonctionne convenablement, la bille est constamment maintenue dans la position représentée en fig. 7, c'est-à-dire en position aval par rapport à l'écoulement du liquide. Dans le cas d'un fonctionnement défectueux du clapet, la bille roule vers l'arrière, jusqu'à la butée 63.
Le mouvement de cette bille peut être rendu per ceptible soit en constituant la tubulure en une matière transparente, ce qui rend la bille direc tement visible soit en plaçant autour de la tubulure un dispositif 64, magnétique ou élec tromagnétique, relié à un appareil indicateur ou enregistreur connu, susceptible de réagir lorsque la bille se déplace entre les butées 62 et 63.
La pompe doseuse, décrite dans la deuxième variante, fonctionne de la manière suivante: lorsque, par la manoeuvre de la manette 50, l'écartement des butées 44 et 40 est amené à la valeur maximum, la came 41, en rotation, est périodiquement en contact, glissant avec les poussoirs 40 et 44 sur lesquels elle n'agit pas; le débit de la pompe est, par conséquent, nul.
En actionnant la manette 50, on amène la butée formée des parties 43, 44 et 45 dans la position représentée à la fig. 7, pour laquelle l'écartement entre les poussoirs 40 et 44 est plus faible que dans le cas précédent. La came 41, en tournant, agit sur le poussoir 40 dans la course de compression du piston, de manière à repous ser complètement ledit poussoir jusqu'à la posi tion représentée en fig. 7. La came 41, en conti nuant à tourner, vient, au bout d'un certain parcours de sa course, en contact avec le pous soir 44 et le repousse jusqu'à ce que la came occupe une position diamétralement opposée à celle représentée en fig. 7, position dans laquelle la vis 91 est en contact avec le fond 90 du manchon 46.
En continuant à tourner, la came 41 s'éloigne aussitôt du poussoir 44 et, venant à nouveau en contact avec le poussoir 40, repousse vers la gauche le piston 33 jusqu'à la position représentée.
Dans le cas où le débit de la pompe doit être asservi à une quantité variable donnée, la manette 50 est remplacée directement par un moteur 65 (fig. 10) dont le mouvement lui- même est asservi à la quantité désirée.
Une application de la deuxième variante de la pompe doseuse est représentée aux fig. II et 12, dans lesquelles trois unités de pompage, disposées en étoile, sont actionnées par une seule came.
Dans la fig. 11, les trois unités 66, 67 et 68 sont disposées aux trois sommets d'un triangle équilatéral, les trois axes des pistons respectifs de ces unités convergeant au centre de ce triangle. Chacune des unités comporte un étrier 69 (fig. 12), semblable à celui qui vient d'être décrit, la came 41, destinée à actionner les poussoirs 40 et 44 de chacun des étriers, étant la même pour les trois unités. Les étriers des trois unités sont décalés dans le sens de la hauteur l'un par rapport aux autres, d'une manière non représentée, afin que leurs mouvements n'interfèrent pas.
Il résulte de cette disposition que la came 41, dont la rotation est commandée, par exemple, par un moteur 70, actionne successivement les trois unités dont le mouvement est déphasé de 1200 lorsque la came a effectué un tour complet. Cette disposition permet d'obtenir, d'une part, le mouvement de trois unités à l'aide d'une seule came, ce qui est un avantage pour les gros débits et, d'autre part, un écoulement très régulier du liquide ainsi qu'une puissance absorbée minime pour les trois unités, grâce au déphasage de 1200, lorsque les entrées et les sorties des différentes unités sont respective ment raccordées entre elles. Lorsqu'on veut obtenir de très gros débits, il y a intérêt à prévoir un plus grand nombre d'unités actionnées par la même came.
Il est alors avantageux d'actionner simultanément deux unités opposées face à face, et de disposer les unités en hexagone, selon la deuxième variante décrite, de manière à actionner simul tanément non pas trois mais six unités.
Ce résultat est atteint au moyen d'unités dont tous les organes sont situés d'un seul et même côté de la came. Dans une troisième variante, représentée aux fig. 13 et 14, une came 71, excentrée par rapport à son axe de rotation 72, présente une gorge 73 dans laquelle est engagé un galet 74 susceptible de pivoter dans un organe de commande, de telle manière que, pendant la rotation de la came, ledit organe de commande est actionné successive ment dans un sens et dans l'autre. Cet organe de commande est constitué par une pièce, en forme générale d'étrier, comportant à ses extré mités deux éléments 75, 76 respectivement, les dits éléments étant reliés entre eux par deux tiges.
Les deux éléments d'extrémité 75, 76 constituent des organes mobiles destinés à actionner un piston 77. Le piston 77 est sus ceptible de se déplacer dans un cylindre 78 et fait corps avec une barre 79, reliée par deux tiges 80 à une autre barre 81, destinée à être actionnée par l'élément 76 pendant le déplace ment de celui-ci. En outre, dans la barre 81 est engagée une vis 82 de réglage, dont les extré mités 83, 84 constituent les butées servant à limiter le mouvement du piston 77. Les butées 83 et 84 sont destinées à venir en contact avec l'élément 75 et une butée fixe 85 respectivement.
Le fonctionnement de la pompe dans cette troisième variante est le suivant: le piston étant représenté à la fig. 13 dans la position corres pondant à la fin de sa course de refoulement et la came 71 tournant, par exemple, dans le sens des aiguilles d'une montre, l'étrier _ est tout d'abord repoussé vers la droite de la fig. 13 et coulisse par rapport à l'ensemble constitué par les éléments 77, 79, 80, 81 et 82, ledit ensemble restant immobile jusqu'à ce que l'élément 75 de l'étrier vienne en contact avec la vis 82 en 83.A partir de ce moment, l'élé ment 75 repousse la vis 82 et l'ensemble formé des éléments 77, 79, 80, 81 et 82. Cette phase constitue le début de la course d'aspiration.
Celle-ci se poursuit jusqu'à ce que la came 71 ait effectué un demi-tour à partir de la position initiale, représentée en fig. 13. Dans cette posi tion extrême, la butée 84 est en contact avec la butée fixe 85. Ensuite, la came, continuant à tourner, entraîne les éléments 75, 76 en sens inverse, tandis que l'ensemble 77, 79, 80, 81 et 82 reste immobile jusqu'au moment où l'élément 76 vient s'appliquer contre la barre 81 et l'entraîne alors vers la gauche. Cette phase, constituant la course de refoulement du piston, s'achève lorsque la came a repris la position représentée sur la fig. 13.
Il est évident que les organes étant disposés de la manière représentée, on pourrait prévoir l'installation d'une deuxième unité, alignée et opposée à la première par rapport à la came. Comme dans le cas des fig. 6 et 7, le réglage de la course du piston dépend de la position occupée par la vis 82.
La fig. 14 représente, à une beaucoup plus grande échelle, un schéma simplifié d'une vis de réglage destinée à amortir les chocs lorsque l'organe de commande prend contact avec l'ensemble formant corps avec le piston. Dans la variante représentée à la fig. 13, il s'agit, par exemple, des éléments 75 et 83. L'un des élé ments, par exemple l'élément 83, présente à son extrémité une saillie conique 86, destinée à pénétrer dans un évidement 87 de l'élément 75, ledit évidement étant de forme cylindrique et correspondant à la saillie 86.
L'ensemble étant plongé dans un lubrifiant, par exemple de l'huile, le laminage de l'huile lors de l'entrée de la saillie 86 dans l'évidement 87 a pour effet d'amortir considérablement le choc. Il est évident qu'un amortisseur tel que celui qui vient d'être décrit pourrait être appli qué entre les divers éléments de la pompe, sus ceptibles de venir en contact par choc.
Dans les formes d'exécution et les variantes de la pompe décrite, le cycle de pompage com prend en fin de course de compression un temps mort d'une durée non négligeable qui a pour effet de permettre la fermeture complète des clapets de refoulement avant le début de la course d'aspiration, assurant ainsi une grande précision de débit et l'emploi de clapets légers, dépourvus de ressorts, dont l'utilisation était difficile jusqu'à présent.