EP0599738B1 - Pompe étanche à piston - Google Patents

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EP0599738B1
EP0599738B1 EP93402871A EP93402871A EP0599738B1 EP 0599738 B1 EP0599738 B1 EP 0599738B1 EP 93402871 A EP93402871 A EP 93402871A EP 93402871 A EP93402871 A EP 93402871A EP 0599738 B1 EP0599738 B1 EP 0599738B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
face
pump
pump body
ring
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93402871A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0599738A1 (fr
Inventor
Karim Cabinet Ballot-Schmit Benalikhodja
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Markem Imaje SAS
Original Assignee
Imaje SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imaje SA filed Critical Imaje SA
Publication of EP0599738A1 publication Critical patent/EP0599738A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0599738B1 publication Critical patent/EP0599738B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/143—Sealing provided on the piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/0009—Special features
    • F04B43/0054—Special features particularities of the flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0466—Nickel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
    • F05C2225/04—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/12—Coating

Definitions

  • the invention relates to a sealed piston pump, in which the fluid to be conveyed is drawn in and discharged into a chamber with variable volume under the effect of the reciprocating movement of a piston in this chamber and for which the seal between the the pump and another room must be provided.
  • This seal must be compatible with the movement of the pump members such as the piston and must be maintained despite possible chemical attacks due for example to the chemical nature of the fluid under certain temperature and pressure conditions.
  • the piston pump with membranes described in US Pat. No. 4,357,617 to Sharp KK has a large number of stacked parts necessary for producing the assembly comprising the pump body, the piston and its sealing means and fluid connections.
  • This solution is expensive and unreliable because of its constitution: in fact, the membranes are wedged between two successive elements of the piston on the one hand and two flanges on the pump body on the other, which can cause them to rupture during binding operations.
  • current piston pumps usually include a metal piston, the walls of which run in contact with the pump body, generating filings which may wear or clog certain parts of the hydraulic circuit in which the pump is integrated.
  • Document FR-A-1 412 473 proposes a piston pump intended to supply liquid fuel to the burner of a heat pump. This pump has the characteristics defined in the preamble of claim 1.
  • the invention aims to overcome these drawbacks by proposing a sealed piston pump of simple design while guaranteeing an optimal compression ratio for the pump, whatever the phase of the fluid conveyed, liquid - ink for example - , gas or two-phase.
  • the invention provides a one-piece piston-membrane-flange assembly molded in a single piece of synthetic material.
  • the one-piece assembly can be produced by sintering fine powders giving a homogeneous material making it possible to obtain an assembly of very good quality and reduced cost when it is produced in large series.
  • the piston-diaphragm-flange monobloc assembly is made of polyethylene tetrafluoride, thus avoiding the problems of running in of the piston since its shaping in the pump body is essentially by caulking.
  • the sealed piston pump according to the invention as shown in FIG. 1, comprises a pump body 2 at the center of one of the faces 27 from which an open cavity 1 is hollowed out, intended to receive a cylindrical piston, of dimensions substantially equal to those of the cavity 1. At least two holes 12 are drilled in the pump body, outside the cavity 1.
  • the pump also comprises a cylindrical piston 6, which is an integral part of a monobloc assembly 7 of circular shape which also includes a ring 4 intended to be placed on the face 27 of the pump body 2 and a thinned deformable part 5, connecting the upper circumference 64 of the central piston 6 at the inner circumference of the ring 4.
  • Said piston is housed in the cavity 1 of the pump body 2.
  • This monobloc assembly 7 is made of flexible synthetic material, resistant to chemical agents and to friction , such as polyethylene tetrafluoride. The different parts of the assembly are obtained by machining or by molding thermocompressed powders.
  • the cylindrical piston 6 is pierced with a central hole in which is integrally housed a rod 3, which must be coupled to a member, not shown in the figure, for driving the piston according to an alternating movement back and forth according to the longitudinal axis 9 of said piston, with an authorized angular incidence.
  • This displacement of the piston between an extreme low position defined by the bottom of the cavity and an extreme high position, delimits a variable volume chamber 20, comprised between the bottom of the cavity 1 and the base of the piston 6.
  • FIG. 1 represents the pump according to the invention, the piston being in the low position for which the volume of the chamber is minimal and FIG. 2 represents it while the piston is in the high position for which the volume is maximum.
  • a shoulder 18 on the periphery of the base of the rod 3, facing the pump body 2 enables said rod to be secured to the piston 6, by means of a tightening nut 17.
  • the rod 3 can be made of the same material as the one-piece assembly 7, in which case it is simply a projection of the piston 6, outside the cavity 1 of the pump body 2.
  • the ring 4 is hollowed out, on its face 40 opposite the pump body 2, an annular channel 10, the bottom of which is drilled at the tapped holes 12 of the pump body, to allow the passage of fixing means, such as screw 11 for example.
  • An annular reinforcement flange 13 can be placed in the annular channel 10. This flange, which makes it possible to distribute the tightening forces of the screws 11 uniformly around the periphery of the ring 4, is above all made necessary by the plasticity of the polytetrafluoride.
  • ethylene it can be dispensed with when the one-piece assembly 7 is made of metal, for example steel or electrodeposited nickel.
  • the thinned part 5, which connects the upper periphery 64 of the piston 6 to the inner circumference of the ring 4, is flexible and deformable and its initial shape, when the piston is in the low position, perfectly matches the neck 22 of the cavity 1, slightly rounded in the figures. Its advantage comes from its deformation capacity to follow the movement of the piston 6 while the ring 4 remains integral with the pump body 2.
  • the thinned part minimizes the dead volume of the chamber 20 , thereby increasing the compression ratio of the pump.
  • part 5, which acts as the membrane of a conventional pump deforms but works essentially in bending and almost not in traction, which increases its service life .
  • variable volume chamber 20 can be ensured by a joint paste deposited between the facing faces of the pump body 2 and the monobloc assembly 7, or by a peripheral thread of the ring 4 provided with a oil seal.
  • the seal is ensured by two concentric circular ribs 14 and 15 which are arranged around the cavity 1 on the face 27 of the pump body 2 and which can be produced in two modes. .
  • said ribs are hollowed out in the pump body 2, under the ring 4 and at the level of the reinforcement flange 13.
  • An O-ring placed in each of these ribs seals the variable-volume chamber delimited by the cavity 1 of the pump body 2, the piston 6 and the thinned part 5 of the monobloc assembly 7.
  • said ribs are produced in relief on the face 27 of the pump body 2 or on the face 40 of the ring 4 facing the pump body, at the level of the flange 13.
  • the ribs 14 and 15 come to bite either the face 27 of the pump body or the face 40 of the ring 4 by very strong contact and allow the same chamber to be sealed with variable volume.
  • a second variable volume chamber 30 by placing on the monobloc assembly 7 a circular disk 16 of the same diameter as the assembly 7 and pierced in its center for the passage of the rod 3
  • This second chamber 30 is created between the one-piece assembly 7 and the disk 16.
  • the face 160 of this disk 16 opposite the assembly 7 has a shape complementary to that of said assembly 7 , that is to say that it comprises a central part producing a second piston 60 coaxial with the first, whose rounded neck 23 in contact with the thinned part 5 has a profile capable of permanently supporting the top of the convexity of said part 5 during the displacement of the piston 6.
  • the part 5 participates in the work of compression of the fluid to ensure its flow along the generatrices of the cylinders forming the piston 6 and the apex of the convexity of the part 5 is then anytime the most part fragile, because it is subjected simultaneously to a bending force and to the force of the pressure differential between its face opposite the piston 6 and that facing the piston 60.
  • Most of the compression work is carried out by the base of the piston 6.
  • the shape of the disc 16 thus defined has the additional advantage of perfectly matching the thinned part 5 when the piston 6, therefore the disc 16, are in the low position, thus reducing the dead volume in compression of the second chamber with variable volume 20.
  • the sealing of the second chamber 30 is conventionally ensured by a membrane 21 fixed to the disk 16 on the one hand and to the pump body 2 on the other hand, by a flange 210 for example.
  • a plate 201 is placed on the membrane 21 to ensure good mechanical strength of the assembly.
  • Each of the variable volume chambers 20 and 30 communicates with the fluid circuit for which the pump according to the invention is intended by means of valves housed in cavities C26 shown in FIG. 5 which will be described later.
  • the thinned part 5 of the monobloc assembly 7 comprises at least two folds 50 between the periphery 64 of the piston 6 and the ring 4, concentric to the axis 9 of the piston 6.
  • the part 5 is deformed by winding material.
  • the advantage offered by these folds 50 parallel to the axis 9 of the piston and therefore to the axis of its displacement lies in the tolerance of angular variations in the displacement of the piston, due to the great flexibility of the part 5 thus pleated.
  • the face 27 of the pump body is provided with bosses 25, in a number equal to that of the pleats 50, and of a suitable shape to fit fully into the plies in order to minimize the dead volume in compression when the piston is in the low position, a dead volume not participating in the compression of the fluid by the pump because it does not cause displacement of the piston.
  • bosses 25 support and guide the thinned part 5 during the displacement of the piston, during the operation of the pump.
  • the pump needs to include two variable volume chambers, it further comprises a disc 61 placed on the one-piece assembly 7 and the opposite face of the latter is flat, therefore easily achievable.
  • This type of pump according to the invention is particularly well suited for conveying multiphase fluids between different reservoirs by precisely controlling their pressures, in particular in ink supply circuits for inkjet printers such as that shown in the figure. 5.
  • This figure is a perspective view in longitudinal section of the pump according to the invention, integrated in a supply circuit of an ink jet print head, as described in French patent 2,624 795, filed in the name of the plaintiff.
  • the sealed pump according to the invention is located in the lower part of a device intended to receive a combination of two variable volume chambers and cooperates with a reservoir block 300. It is placed in a device 100 consisting of a solid monolithic block in which we find the following cavities.
  • a pipe C p connects a pressure sensor P with the variable volume chamber 20.
  • a flange holds this sensor P in place and includes profiles 140 serving as supports for the electromagnetic valves intended to be housed in the cavities C 26a .
  • a set of screws passing through holes t i holds the ring 4 and the flange 210 which respectively pinch the thinned part 5 and the membrane 21.
  • the piston 6 is connected via the base 600 to a connecting rod 500 connected by by means of an eccentric 301 supported by a bearing 181 to a motor carried by a motor support 171.
  • the one-piece reservoir block 300 is disposed between the engine block 170 and the pump, and has two compartments which perform the function of reservoirs ink recovery 71 and accumulation 81, and a passage 167 through which the connecting rod 500.
  • cartridge holders 157 On the sides of the pump are disposed cartridge holders 157, receiving the ink and solvent cartridges necessary for the operation of printer and are removable. The ink is taken at the level of a trocar 90 whose function is to penetrate a membrane provided for this purpose in the cartridge.

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Description

  • L'invention concerne une pompe étanche à piston, dans laquelle le fluide à véhiculer est aspiré et refoulé dans une chambre à volume variable sous l'effet du déplacement alternatif d'un piston dans cette chambre et pour laquelle l'étanchéité entre la chambre de la pompe et une autre chambre doit être assurée. Cette étanchéité doit être compatible avec le mouvement des organes de la pompe tels que le piston et doit être conservée malgré d'éventuelles attaques chimiques dues par exemple à la nature chimique du fluide dans certaines conditions de température et de pression.
  • Dans une application particulière aux imprimantes à jet d'encre, la pompe à piston avec membranes décrite dans le brevet US 4 357 617 de Sharp K.K. présente un grand nombre de pièces empilées nécessaires à la réalisation de l'ensemble comprenant le corps de pompe, le piston et ses moyens d'étanchéité et de connexions fluides. Cette solution est coûteuse et peu fiable en raison de sa constitution: en effet, les membranes sont coincées entre deux éléments successifs du piston d'une part et deux brides sur le corps de pompe d'autre part, ce qui peut entraîner leur rupture lors de fonctionnements contraignants.
  • Pour renforcer ces membranes, les brevets FR 2 077 139, DE 1 231 584, FR 1 432 594 décrivent des systèmes de soutien de membranes dans des dispositifs à piston, tels que des anneaux concentriques prenant appui contre la membrane d'un côté et contre l'organe mobile de commande de l'autre, en coulissant les uns dans les autres. Ce sont aussi des nervures, solidaires du piston, sur lesquelles vient s'appuyer la membrane. Ces systèmes sont compliqués à monter et peu adaptés à l'application aux imprimantes à jet d'encre.
  • l'inconvénient d'utiliser des membranes d'étanchéité disponibles sur le marché est lié à leur mode de fabrication généralement par découpage d'un copeau régulier sur la périphérie d'un cylindre, ce qui laisse des traces d'outil sur la membrane ainsi réalisée, favorisant des zones de rupture.
  • De plus, les pompes à piston actuelle comportent habituellement un piston métallique dont les parois se rodent au contact du corps de pompe en générant de la limaille qui risque d'user ou de colmater certaines parties du circuit hydraulique dans lequel est intégrée la pompe.
  • Le document FR-A-1 412 473 propose une pompe à piston destinée à alimenter en combustible liquide le brûleur d'une pompe à chaleur. Cette pompe présente les caractéristiques définies dans le préambule de la revendication 1.
  • L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une pompe étanche a piston de conception simple tout en garantissant un taux de compression optimal pour la pompe, quelle que soit la phase du fluide véhiculé, liquide - de l'encre par exemple -, gaz ou diphasique.
  • Pour cela, l'invention propose un ensemble monobloc piston-membrane-bride moulé dans une seule pièce d'un matériau synthétique.
  • Plus précisément, l'invention concerne une pompe étanche à piston comprenant :
    • un corps de pompe au centre d'une des faces duquel est creusée une cavité ouverte, et sur ladite face duquel sont percés au moins deux trous ;
    • un piston cylindrique central de dimensions sensiblement égales à celles de la cavité, accouplé, par l'intermédiaire d'une tige, à un organe d'entraînement selon un mouvement alternatif suivant son axe longitudinal, dans la cavité, entre une position basse définie par le fond de la cavité et une position haute définissant une chambre à volume variable ;
    • une partie amincie déformable, reliée au pourtour supérieur du piston et épousant parfaitement le col de la cavité quand le piston est en position basse ;
    la pompe étant caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un anneau, de dimension sensiblement égales à celles de la face du corps de pompe sur lequel il est placé et creusé, sur sa face opposée au corps de pompe, d'un canal annulaire dont le fond est percé au niveau des trous ; la partie amincie reliant le pourtour supérieur du piston à la circonférence intérieure de l'anneau ; et le piston, l'anneau et la partie amincie formant un ensemble monobloc fixé solidairement au corps de pompe.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ensemble monobloc peut être réalisé par frittage de poudres fines donnant une matière homogène permettant d'obtenir un ensemble de très bonne qualité et de coût réduit quand il est réalisé en grandes séries. Préférentiellement, l'ensemble monobloc piston-membrane-bride est en polytétrafluorure d'éthylène, évitant ainsi les problèmes de rodage du piston car sa mise en forme dans le corps de pompe se fait essentiellement par matage.
  • Grâce à la simplicité du montage de la pompe selon l'invention, ses risques de défectuosité sont réduits ainsi que les coûts de fabrication;
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de deux exemples particuliers de réalisation, cette description étant faite en relation avec les dessins dans lesquels :
    • les figures 1 et 2 sont des vues en coupe transversale d'un premier mode de réalisation de l'ensemble corps de pompe-piston d'une pompe étanche d'après l'invention, selon les deux positions extrêmes du piston;
    • les figures 3 et 4 sont des vues en coupe transversale d'un second mode de réalisation d'une pompe selon l'invention, pour les deux positions extrêmes du piston;
    • la figure 5 est une vue en perspective et en coupe de la pompe selon l'invention, intégrée dans un circuit d'alimentation en encre.
  • Les éléments portant les mêmes références dans les différentes figures remplissent les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats.
  • La pompe étanche à piston selon l'invention, telle que le montre la figure 1, comprend un corps de pompe 2 au centre d'une des faces 27 duquel est creusée une cavité 1 ouverte, destinée à recevoir un piston cylindrique, de dimensions sensiblement égales à celles de la cavité 1. Au moins deux trous 12 sont percés dans le corps de pompe, à l'extérieur de la cavité 1.
  • La pompe comprend également un piston cylindrique 6, qui fait partie intégrante d'un ensemble monobloc 7 de forme circulaire qui comprend également un anneau 4 destiné à se placer sur la face 27 du corps de pompe 2 et une partie amincie 5 déformable, reliant le pourtour supérieur 64 du piston central 6 à la circonférence intérieure de l'anneau 4. Ledit piston vient se loger dans la cavité 1 du corps de pompe 2. Cet ensemble monobloc 7 est réalisé en matériau synthétique souple, résistant aux agents chimiques et aux frottements, tel que du polytétrafluorure d'éthylène. Les différentes parties de l'ensemble sont obtenues par usinage ou par moulage de poudres thermocomprimées.
  • Le piston 6 cylindrique est percé d'un trou central dans lequel est logée solidairement une tige 3, qui doit être accouplée à un organe, non représenté sur la figure, d'entraînement du piston selon un mouvement alternatif de va et vient suivant l'axe longitudinal 9 dudit piston, avec une incidence angulaire autorisée. Ce déplacement du piston, entre une position extrême basse définie par le fond de la cavité et une position extrême haute, délimite une chambre à volume variable 20, comprise entre le fond de la cavité 1 et la base du piston 6. La figure 1 représente la pompe selon l'invention, le piston étant en position basse pour laquelle le volume de la chambre est minimal et la figure 2 la représente alors que le piston est en position haute pour laquelle le volume est maximal. Un épaulement 18 sur le pourtour de la base de la tige 3, en regard du corps de pompe 2 permet de solidariser ladite tige au piston 6, grâce à un écrou de serrage 17.
  • Selon une variante de l'invention, la tige 3 peut être réalisée dans le même matériau que l'ensemble monobloc 7, auquel cas elle est simplement une excroissance du piston 6, en dehors de la cavité 1 du corps de pompe 2. L'anneau 4 est creusé, sur sa face 40 opposée au corps de pompe 2, d'un canal annulaire 10 dont le fond est percé au niveau des trous 12 taraudés du corps de pompe, pour permettre le passage de moyens de fixation, tels que des vis 11 par exemple. Une bride annulaire 13 de renfort peut être placée dans le canal annulaire 10. Cette bride, qui permet de répartir les efforts de serrage des vis 11 uniformément sur le pourtour de l'anneau 4, est surtout rendue nécessaire par la plasticité du polytétrafluorure d'éthylène; on peut s'en affranchir quand l'ensemble monobloc 7 est en métal, par exemple en acier ou en nickel électrodéposé.
  • Dans le premier mode de réalisation décrit par les figures 1 et 2, la partie amincie 5, qui relie le pourtour supérieur 64 du piston 6 à la circonférence intérieure de l'anneau 4, est souple et déformable et sa forme initiale, lorsque le piston est en position basse, épouse parfaitement le col 22 de la cavité 1, légèrement arrondi sur les figures. Son intérêt vient de sa capacité de déformation pour suivre le mouvement du piston 6 alors que l'anneau 4 reste solidaire du corps de pompe 2. Lorsque le piston est en position basse, la partie amincie réduit au minimum le volume mort de la chambre 20, ce qui augmente ainsi le taux de compression de la pompe. Lorsque le piston est en position haute comme le montre la figure 2, la partie 5, qui joue le rôle de membrane d'une pompe classique, se déforme mais travaille essentiellement en flexion et presque pas en traction, ce qui augmente sa durée de vie.
  • L'étanchéité de la chambre à volume variable 20 peut être assurée par une pâte à joint déposée entre les faces en regard du corps de pompe 2 et l'ensemble monobloc 7, ou par un filetage périphérique de l'anneau 4 muni d'un joint oléoétanche. Dans l'exemple des figures 1 et 2, l'étanchéité est assurée par deux nervures 14 et 15 circulaires concentriques, qui sont disposées autour de la cavité 1, sur la face 27 du corps de pompe 2 et qui peuvent être réalisées selon deux modes.
  • Dans le premier mode, lesdites nervures sont creusées dans le corps de pompe 2, sous l'anneau 4 et au niveau de la bride de renfort 13. Un joint torique placé dans chacune de ces nervures assure l'étanchéité de la chambre à volume variable délimitée par la cavité 1 du corps de pompe 2, le piston 6 et la partie amincie 5 de l'ensemble monobloc 7.
  • Dans un second mode de réalisation, lesdites nervures sont réalisées en relief sur la face 27 du corps de pompe 2 ou sur la face 40 de l'anneau 4 en regard du corps de pompe, au niveau de la bride 13. Lors du serrage de la bride 13 au moyen des vis 11, les nervures 14 et 15 viennent mordre soit la face 27 du corps de pompe soit la face 40 de l'anneau 4 par contact très appuyé et permettent l'étanchéité de la même chambre à volume variable.
  • Selon l'invention, il est possible de créer une seconde chambre à volume variable 30, en disposant sur l'ensemble monobloc 7 un disque 16 circulaire de même diamètre que l'ensemble 7 et percé en son centre pour le passage de la tige 3. Cette seconde chambre 30 est créée entre l'ensemble monobloc 7 et le disque 16. Dans l'exemple de la figure 1, la face 160 de ce disque 16 en regard de l'ensemble 7 a une forme complémentaire de celle dudit ensemble 7, c'est-à-dire qu'il comporte une partie centrale réalisant un second piston 60 coaxial au premier, dont le col 23 arrondi en contact avec la partie amincie 5 possède un profil apte à soutenir en permanence le sommet de la convexité de ladite partie 5 pendant le déplacement du piston 6. En effet, la partie 5 participe au travail de compression du fluide pour assurer son écoulement le long des génératrices du cylindres formant le piston 6 et le sommet de la convexité de la partie 5 est alors à tout moment la partie la plus fragile, car elle est soumise simultanément à un effort de flexion et à l'effort du différentiel de pression entre sa face en regard du piston 6 et celle en regard du piston 60. L'essentiel du travail de compression est effectué par la base du piston 6. La forme du disque 16 ainsi définie présente l'avantage supplémentaire d'épouser parfaitement la partie amincie 5 lorsque le piston 6, donc le disque 16, sont en position basse, réduisant ainsi le volume mort en compression de la seconde chambre à volume variable 20. L'étanchéité de la seconde chambre 30 est assurée de façon classique par une membrane 21 fixée sur le disque 16 d'une part et au corps de pompe 2 d'autre part, par une bride 210 par exemple. Une plaque 201 est posée sur la membrane 21 pour assurer une bonne tenue mécanique de l'ensemble. Chacune des chambres à volume variable 20 et 30 communique avec le circuit fluide auquel est destinée la pompe selon l'invention grâce à des vannes logées dans des cavités C₂₆ représentées sur la figure 5 qui sera décrite ultérieurement.
  • Dans le second mode de réalisation d'une pompe étanche à piston selon l'invention, décrit par les figures 3 et 4, la partie amincie 5 de l'ensemble monobloc 7 comporte au moins deux plis 50 entre le pourtour 64 du piston 6 et l'anneau 4, concentriques à l'axe 9 du piston 6. Lors du déplacement du piston 6, la déformation de la partie 5 se fait par enroulement de matière. L'avantage offert par ces plis 50 parallèles à l'axe 9 du piston et donc à l'axe de son déplacement réside dans la tolérance des variations angulaires du déplacement du piston, en raison de la grande souplesse de la partie 5 ainsi plissée. La face 27 du corps de pompe est dotée de bossages 25, en nombre égal à celui des plis 50, et de forme adéquat pour s'emboîter totalement dans les plis afin de minimiser le volume mort en compression lorsque le piston est en position basse, un volume mort ne participant pas à la compression du fluide par la pompe car il n'entraîne pas de déplacement du piston. De plus, ces bossages 25 soutiennent et guident la partie amincie 5 lors du déplacement du piston, pendant le fonctionnement de la pompe. Quand la pompe doit comporter deux chambres à volume variable, elle comprend de plus un disque 61 placé sur l'ensemble monobloc 7 et dont la face en regard de ce dernier est plate, donc facilement réalisable.
  • Ce type de pompe selon l'invention est particulièrement bien adapté pour véhiculer des fluides multiphasiques entre différents réservoirs en contrôlant précisément leurs pressions, notamment dans des circuits d'alimentation en encre d'imprimantes à jet d'encre tels que celui représenté sur la figure 5. Cette figure est une vue en perspective et en coupe longitudinale de la pompe selon l'invention, intégrée dans un circuit d'alimentation d'une tête d'impression à jet d'encre, tel que décrit dans le brevet français 2 624 795, déposé au nom de la demanderesse. La pompe étanche selon l'invention est située dans la partie basse d'un dispositif destiné à recevoir une combinaison de deux chambres à volume variable et coopère avec un bloc réservoir 300. Elle est placée dans un dispositif 100 constitué d'un bloc massif monolithique dans lequel on trouve les cavités suivantes. Tout d'abord la cavité 1 du corps de pompe 2 dans laquelle se déplace le piston 6 qui, combiné à la partie amincie 5 de l'ensemble monobloc 7, délimite la chambre à volume variable 20, ensuite la seconde chambre à volume variable 30 entre le disque 16 et l'ensemble monobloc 7 et une pluralité de cavités C26a dites radiales, de même forme et de même volume intérieur, disposées en étoile à la périphérie des chambres 20 et 30. Grâce à cette disposition, la chambre 20 a un volume mort aussi faible que possible, ce qui conduit à un taux de compression élevé. Une canalisation Cp met en communication un capteur de pression P avec la chambre à volume variable 20. Une bride maintient en place ce capteur P et comporte des profils 140 servant d'appuis aux valves électromagnétiques destinées à être logées dans les cavités C26a. Un jeu de vis traversant des trous ti maintient l'anneau 4 et la bride 210 qui pincent respectivement la partie amincie 5 et la membrane 21. Le piston 6 est relié par l'intermédiaire de l'embase 600 à une bielle 500 reliée par l'intermédiaire d'un excentrique 301 supporté par un pallier 181 à un moteur porté par un support de moteur 171. Le bloc réservoir 300 monobloc est disposé entre le bloc moteur 170 et la pompe, et comporte deux compartiments qui accomplissent la fonction de réservoirs de récupération de l'encre 71 et d'accumulation 81, et un passage 167 que traverse la bielle 500. Sur les côtés de la pompe sont disposés des porte-cartouches 157, recevant les cartouches d'encre et de solvant nécessaires au fonctionnement de l'imprimante et qui sont amovibles. La prise de l'encre est réalisée au niveau d'un trocart 90 dont la fonction est de pénétrer une membrane prévue à cet effet dans la cartouche.
  • Il est également possible d'envisager d'autres applications grâce à la miniaturisation possible d'une telle pompe. Ainsi, en actionnant le piston à l'aide d'un élément piézo-électrique ou électromagnétique, on peut intégrer une telle pompe dans une tête d'impression à jet d'encre.

Claims (11)

  1. Pompe étanche à piston comprenant :
    - un corps de pompe (2) au centre d'une des faces (27) duquel est creusée une cavité (1) ouverte, et sur ladite face (27) duquel sont percés au moins deux trous (12) ;
    - un piston (6) cylindrique central de dimensions sensiblement égales à celles de la cavité (1), accouplé, par l'intermédiaire d'une tige (3), à un organe d'entraînement selon un mouvement alternatif suivant son axe longitudinal (9), dans la cavité (1), entre une position basse définie par le fond de la cavité et une position haute définissant une chambre à volume variable (20) ;
    - une partie amincie (5) déformable, reliée au pourtour supérieur (64) du piston (6) et épousant parfaitement le col (22) de la cavité (1) quand le piston est en position basse ;
    la pompe étant caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un anneau (4), de dimension sensiblement égales à celles de la face (27) du corps de pompe (2) sur lequel il est placé et creusé, sur sa face (40) opposée au corps de pompe (2), d'un canal annulaire (10) dont le fond est percé au niveau des trous (12) ; la partie amincie (5) reliant le pourtour supérieur (64) du piston (6) à la circonférence intérieure de l'anneau (4) ; et le piston (6), l'anneau (4) et la partie amincie formant un ensemble monobloc (7) fixé solidairement au corps de pompe (2).
  2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble monobloc (7) est en matériau synthétique, souple et résistant mécaniquement et chimiquement.
  3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'ensemble monobloc (7) est obtenu par moulage et thermocompression de poudres telles que du tétrafluorure d'éthylène.
  4. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que piston (6) est percé d'un trou central dans lequel est placée une tige (3) qui comporte un épaulement (18) sur le pourtour de sa base en regard du corps de pompe (2) et en ce qu'un écrou de serrage (17) solidarise la tige (3) au piston (6) de façon étanche grâce à un joint torique (19).
  5. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que deux nervures (14 et 15) sont creusées dans la face (27) du corps de pompe (2) et servent de logement à deux joints toriques d'étanchéité.
  6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que les nervures (14 et 15) sont en relief sur la face (27) du corps de pompe (2).
  7. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que les nervures (14 et 15) sont en relief sur la face (40) de l'anneau (4) en regard du corps de pompe (2).
  8. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'une pâte à joint est disposée entre les deux faces en regard du corps de pompe (2) et de l'ensemble monobloc (7).
  9. Pompe selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus :
    - un disque (16) percé d'un trou central dans lequel s'emboîte la tige (3), disposé sur la face (40) de l'ensemble monobloc (7) et solidarisé au piston (6), de façon étanche par le joint torique (19) et par l'écrou (17) de serrage placés autour de la tige (3), de façon à réaliser une seconde chambre (30) à volume variable entre la face (40) de l'anneau (4) et le disque (16);
    - une membrane (21) fixée par une bride de renfort (13) à la fois sur la face du disque (16) opposée à l'ensemble monobloc (7) et au corps de pompe (2).
  10. Pompe selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la partie amincie (5) de l'ensemble monobloc (7) comporte au moins deux plis (50) entre le pourtour (64) du piston (6) et l'anneau (4), concentriques à l'axe (9) du piston (6) et en ce que la face (27) du corps de pompe est dotée de bossages (25), en nombre égal à celui des plis (50), et dont le volume remplit totalement les plis (50), afin de minimiser le volume mort en compression lorsque le piston est en position basse.
  11. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un disque (61), disposé sur la face (40) de l'ensemble monobloc (7), percé d'un trou central dans lequel s'emboîte la tige (3), et dont la face en regard de l'ensemble monobloc (7) est plate.
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