EP0859150A1 - Oscillating piston pump - Google Patents

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Publication number
EP0859150A1
EP0859150A1 EP98420025A EP98420025A EP0859150A1 EP 0859150 A1 EP0859150 A1 EP 0859150A1 EP 98420025 A EP98420025 A EP 98420025A EP 98420025 A EP98420025 A EP 98420025A EP 0859150 A1 EP0859150 A1 EP 0859150A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
guide
fluid
conduit
pump
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98420025A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Claude Buffet
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.)
Robertshaw SAM
Original Assignee
Siebe Appliance Controls Monaco SAM
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 Siebe Appliance Controls Monaco SAM filed Critical Siebe Appliance Controls Monaco SAM
Publication of EP0859150A1 publication Critical patent/EP0859150A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids
    • F04B17/042—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow
    • F04B17/044—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the solenoid motor being separated from the fluid flow using solenoids directly actuating the piston

Definitions

  • the present invention relates to a vibrating pump, for pumping liquids or gases, using the reciprocating axial movement of a displaced core or piston by the pulsed magnetic field of an electromagnet.
  • a piston vibrating pump includes a body tubular, which is surrounded by the coil of an electromagnet, and inside which is mounted, sliding axially, the piston moved by the electromagnet.
  • the liquid or gaseous fluid to be pumped is entered at one end of the tubular body, and the outlet of this fluid takes place at the opposite end of said body, provided with at least one non-return valve.
  • the piston is hollowed out along its axis, so as to create a passage for the fluid, from the inlet to the outlet of the pump.
  • the axial recess of the induced piston also disadvantages, especially since it is completed by a lateral fluid passage, formed in the wall of the piston to limit the braking effects of the piston by the viscosity of the fluid. So the piston is a piece of fairly complicated forms; the machining of this part therefore has a high cost.
  • the axial recess of the piston causes a reduction in the metal mass subject to the magnetic field of the electromagnet. This last feature has the effect of decreasing the inductance of the solenoid coil, so to increase its electrical consumption and, this fact, its temperature. To compensate for these phenomena, it is necessary to increase the dimensions and mass of the piston, as well as the power of the electromagnet, everything this having a detrimental effect on the final cost and on the external dimensions of the pump.
  • the part central of the membrane is linked to the movable core of a electromagnet, slidably mounted inside a guide tubular around which the reel of the electromagnet.
  • the inlet and outlet of the pumped fluid taking place on the same side of the membrane, with suction and discharge valves, the core of the electromagnet can be full, which avoids some disadvantages of a hollow piston.
  • the membrane avoids friction and wear problems of the piston, by lack of fluid, especially water, in the pump.
  • Diaphragm pumps are therefore, unlike piston pumps, penalized for obtaining high pressures.
  • both piston pumps and diaphragm pumps retain drawbacks, and it there is a need for vibrating pumps which avoid disadvantages of these two types of pumps, while retaining their respective advantages.
  • the current invention aims to meet this need, by providing a vibrating pump of a new principle, allowing a reduction in manufacturing costs, while improving the magnetic efficiency and ensuring cooling effective solenoid, high pressures obtainable.
  • the fluid inlet is connected to the conduit, connecting the first end portion of the guide piston at the second end part of this guide piston, at an intermediate point of said conduit located between the first end portion of the piston guide and the non-return valve inserted in this duct.
  • the fluid inlet is connected directly to the first end part of the piston guide, at the starting point of the connecting duct this first end part to the second part end of the piston guide.
  • the vibrating pump, object of the present invention uses the reciprocating axial movement of a piston full, displaced by the pulsed magnetic field of an electromagnet, to alternately suck and push the fluid.
  • the two front faces of the piston are in contact of this fluid, present at both ends of the guide piston which are put in communication, one with the other, by the conduit which passes outside the coil.
  • This conduit allows the fluid present at the ends of the piston to move freely, during oscillations of the piston, the non-return valves making it possible to orient the overall displacement of the fluid from the inlet to the pump outlet.
  • the piston of the vibrating pump, object of the invention is achievable as a simple body full cylindrical, so particularly simple and economical, in particular less expensive than the piston of a conventional piston vibrating pump.
  • the piston cylindrical is slidably mounted in the piston guide with a clearance small enough to provide a dynamic fluid tightness, without the need for a seal.
  • This solid piston presents, to the magnetic flux, a higher mass of metal than similarly hollowed piston outer diameter, so the magnetic efficiency of the pump object of the invention is improved, in comparison with a conventional piston vibrating pump.
  • the electromagnet is cooled by the fluid circulating in the piston guide and in the conduit connecting the two ends of the guide to each other piston, even if the pump outlet is closed by a tap or a valve actuated by the user. In the latter case, the fluid circulates in the aforementioned conduit and passes through the existing clearance between the piston and the piston guide. An exchange thermal occurs at the fluid inlet, thus dissipating part of the heat given off by the electromagnet.
  • the conduit which connects them by the outside of the spool both ends of the guide piston has a significant surface, so that this conduit, filled with fluid, ensures by convection a significant part of the temperature limitation of the solenoid coil.
  • the temperature limitation of this coil is ensured simultaneously by thermal conduction in the fluid passing through the pump, by air convection and by the mass of copper making up the solenoid coil.
  • the effective intervention of the conduction in the pumped fluid and convection in air reduces the mass of copper which participates in the temperature limitation of the coil, and we get thus saving on the amount of copper component this coil.
  • the vibrating pump shown schematically on Figure 1, includes an electromagnet whose coil 1 surrounds a tubular guide 2, inside which is slidingly mounted, in axial direction, a core or piston metallic 3, cylindrical in shape.
  • the piston guide tubular 2, passing right through the coil 1, has a first end portion 4 located towards a front face 5 of the coil 1, and a second part end 6 located towards the other front face 7 of the coil 1.
  • a conduit 8 connects the first end part 4 from piston guide 2 to second end part 6 of this piston guide 2, passing through the outside of the coil 1.
  • a first non-return valve 9 is inserted on conduit 8, towards the outlet of this conduit 8 in the second end portion 6 of the piston guide 2. The valve 9 is mounted so as to allow circulation fluid from line 8 to the part end 6, and to prevent a circulation of fluid in reverse.
  • a fluid inlet 10 is connected to the conduit 8, at an intermediate point 11 of this conduit 8 located between the first end part 4 of the guide piston 2 and the non-return valve 9.
  • a fluid outlet 12 is planned as an extension of the second part end 6 of the piston guide 2.
  • the fluid outlet 12 comprises a second non-return valve 13, mounted so to allow fluid circulation from the part end 6 of the piston guide 2 outwards, and at prevent reverse fluid flow.
  • connection point 11 is close to the first non-return valve 9
  • the inlet of fluid 10 and fluid outlet 12 can be arranged, preferably parallel to each other, at one end of the pump.
  • conduit 8 the fluid to be pumped, admitted into the pump through inlet 10, is present in the two end parts 4 and 6 of the piston guide 2, therefore in contact with both sides piston front 3.
  • the coil 1 of the electromagnet is supplied with electric current from pulsed, so as to generate, by action magnetic, alternating axial movement of the piston 3 to inside the tubular guide 2.
  • the piston 3 is moved to the left (with reference to Figure 1), from fluid from inlet 10 is sucked through of the first non-return valve 9, in the second part end 6 of piston guide 2.
  • piston 3 is then brought to the right (always by reference in FIG. 1), the fluid previously admitted into the second end portion 6 of the guide 2 is pushed back therefrom, towards exit 12, through the second non-return valve 13.
  • the conduit 8 allows the fluid, present on the ends of the piston 3 at the two end parts 4 and 6 of the guide 2, to move freely, thus avoiding any opposition to piston movements 3.
  • Figure 2 shows a pump variant vibrating, whose elements corresponding to those of the FIG. 1 are designated by the same numerical references, and will not be the subject of a new description complete.
  • the part comprising the coil 1 of the electromagnet, the tubular guide 2 and the piston 3 is not changed.
  • the fluid inlet 10 is no longer connects at an intermediate point of conduit 8 connecting the end parts 4 and 6 of the piston guide 2 but at the starting point of this conduit 8, i.e. to the first end portion 4 of the piston guide 2.
  • the fluid inlet 10 and the fluid outlet 12 are located, respectively, on two opposite sides of the pump.
  • the vibrating piston pump can be used as a water pump, for example in household appliances.

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Abstract

The vibrating piston pump for liquids or gases has a solid piston (3) which is reciprocated by a pulsed magnetic field as it slides inside a tubular guide (2) passing axially through an electromagnet coil (1). The two ends (4, 6) of the piston guide are connected to a pipe (8) through which the fluid circulates. The circuit has an inlet (10) and an outlet (12) and two non-return valves (9, 13) to maintain a unidirectional flow.

Description

La présente invention concerne une pompe vibrante, pour le pompage de liquides ou de gaz, utilisant le mouvement axial alternatif d'un noyau ou piston déplacé par le champ magnétique pulsé d'un électro-aimant.The present invention relates to a vibrating pump, for pumping liquids or gases, using the reciprocating axial movement of a displaced core or piston by the pulsed magnetic field of an electromagnet.

Les pompes vibrantes connues, et actuellement utilisées de façon courante, se classent en deux grandes catégories, correspondant à deux principes distincts de construction et de fonctionnement, à savoir :

  • d'une part, les pompes à piston, avec alimentation axiale en fluide au travers du piston ;
  • d'autre part, les pompes à membrane, avec alimentation en fluide sur une face de la membrane, et avec chambre de mise à l'air libre sur l'autre face de la membrane - voir par exemple la demande de brevet européen 0411564 au nom du Demandeur ou le brevet US 5284425.
Known vibrating pumps, and currently in current use, fall into two main categories, corresponding to two distinct principles of construction and operation, namely:
  • on the one hand, the piston pumps, with axial fluid supply through the piston;
  • on the other hand, diaphragm pumps, with fluid supply on one side of the diaphragm, and with venting chamber on the other side of the diaphragm - see for example European patent application 0411564 au Applicant's name or US patent 5,284,425.

Une pompe vibrante à piston comprend un corps tubulaire, qui est entouré par la bobine d'un électro-aimant, et à l'intérieur duquel est monté, coulissant axialement, le piston déplacé par l'électro-aimant. L'entrée du fluide liquide ou gazeux à pomper s'effectue à une extrémité du corps tubulaire, et la sortie de ce fluide s'effectue à l'extrémité opposée dudit corps, pourvue d'au moins un clapet anti-retour. Le piston est évidé suivant son axe, de façon à créer un passage pour le fluide, depuis l'entrée vers la sortie de la pompe.A piston vibrating pump includes a body tubular, which is surrounded by the coil of an electromagnet, and inside which is mounted, sliding axially, the piston moved by the electromagnet. The liquid or gaseous fluid to be pumped is entered at one end of the tubular body, and the outlet of this fluid takes place at the opposite end of said body, provided with at least one non-return valve. The piston is hollowed out along its axis, so as to create a passage for the fluid, from the inlet to the outlet of the pump.

Les avantages d'une telle pompe résident dans le fait que le passage de fluide au travers du piston assure le refroidissement de la bobine de l'électro-aimant, par conduction, ainsi que la lubrification du joint annulaire monté entre le piston et le corps tubulaire, assurant ainsi l'étanchéité de la pompe.The advantages of such a pump lie in the the passage of fluid through the piston ensures cooling the solenoid coil, by conduction, as well as lubrication of the annular seal mounted between the piston and the tubular body, ensuring thus sealing the pump.

Toutefois, l'évidement axial du piston induit aussi des inconvénients, d'autant plus qu'il est complété par un passage de fluide latéral, ménagé dans la paroi du piston pour limiter les effets de freinage du piston par la viscosité du fluide. Ainsi, le piston est une pièce de formes assez compliquées ; l'usinage de cette pièce possède donc un coût élevé. De plus, l'évidement axial du piston entraíne une réduction de la masse métallique soumise au champ magnétique de l'électro-aimant. Cette dernière particularité a pour effet de diminuer l'inductance de la bobine de l'électro-aimant, donc d'augmenter la consommation électrique de celle-ci et, de ce fait, sa température. Pour compenser ces phénomènes, il est nécessaire d'augmenter les dimensions et la masse du piston, ainsi que la puissance de l'électro-aimant, tout ceci ayant un effet néfaste sur le coût final et sur les dimensions extérieures de la pompe.However, the axial recess of the induced piston also disadvantages, especially since it is completed by a lateral fluid passage, formed in the wall of the piston to limit the braking effects of the piston by the viscosity of the fluid. So the piston is a piece of fairly complicated forms; the machining of this part therefore has a high cost. In addition, the axial recess of the piston causes a reduction in the metal mass subject to the magnetic field of the electromagnet. This last feature has the effect of decreasing the inductance of the solenoid coil, so to increase its electrical consumption and, this fact, its temperature. To compensate for these phenomena, it is necessary to increase the dimensions and mass of the piston, as well as the power of the electromagnet, everything this having a detrimental effect on the final cost and on the external dimensions of the pump.

Dans le cas d'une pompe à membrane, la partie centrale de la membrane est liée au noyau mobile d'un électro-aimant, monté coulissant à l'intérieur d'un guide tubulaire autour duquel est enroulée la bobine de l'électro-aimant. L'entrée et la sortie du fluide pompé s'effectuant d'un même côté de la membrane, avec des clapets d'aspiration et de refoulement, le noyau de l'électro-aimant peut être plein, ce qui évite une partie des inconvénients d'un piston évidé. De plus, la membrane évite les problèmes de frottement et d'usure du piston, en cas de manque de fluide, notamment d'eau, dans la pompe.In the case of a diaphragm pump, the part central of the membrane is linked to the movable core of a electromagnet, slidably mounted inside a guide tubular around which the reel of the electromagnet. The inlet and outlet of the pumped fluid taking place on the same side of the membrane, with suction and discharge valves, the core of the electromagnet can be full, which avoids some disadvantages of a hollow piston. In addition, the membrane avoids friction and wear problems of the piston, by lack of fluid, especially water, in the pump.

Toutefois, en raison du principe même de la pompe à membrane, la bobine de l'électro-aimant n'est pas refroidie par le fluide passant dans la pompe, et seule le convection de l'air peut intervenir pour limiter la température de la bobine. La bonne circulation de l'air autour de la bobine de l'électro-aimant est donc une condition primordiale, pour un fonctionnement satisfaisant, mais cette circulation ne peut être garantie dans certains cas d'application. Un autre inconvénient des pompes à membrane réside en que les pressions de fluide obtenues ne peuvent être élevées, ceci du fait de la surface de la membrane et de son principe de déroulement, qui sont moins efficaces que l'action d'un piston rigide . Les élastomères utilisés pour la réalisation des membranes sont difficiles à déformer, lorsque ceux-ci sont renforcés pour résister à la pression ; dans ce cas il est nécessaire d'augmenter la puissance électrique de l'électro-aimant, pour compenser l'énergie nécessaire à la déformation de la membrane. Les pompes à membrane sont donc, contrairement aux pompes à piston, pénalisées pour l'obtention de pressions élevées.However, due to the very principle of the pump diaphragm, the solenoid coil is not cooled by the fluid passing through the pump, and only the air convection can intervene to limit the coil temperature. Good air circulation around the solenoid coil is therefore a essential condition for operation satisfactory, but this circulation cannot be guaranteed in some cases of application. Another disadvantage of diaphragm pumps reside in that fluid pressures cannot be raised, due to the surface of the membrane and its principle of unwinding, which are less effective than the action of a rigid piston. The elastomers used for the production of membranes are difficult to deform when reinforced to resist pressure; in this case it is necessary to increase the electrical power of the electromagnet, to compensate for the energy necessary for the deformation of the membrane. Diaphragm pumps are therefore, unlike piston pumps, penalized for obtaining high pressures.

Ainsi, aussi bien les pompes à piston que les pompes à membrane conservent des inconvénients, et il existe le besoin de pompes vibrantes qui évitent les inconvénients de ces deux types de pompes, tout en conservant leurs avantages respectifs. La présente invention vise à satisfaire ce besoin, en fournissant une pompe vibrante d'un principe nouveau, permettant une réduction des coûts de fabrication, tout en améliorant le rendement magnétique et en assurant un refroidissement efficace de l'électro-aimant, des pressions élevées pouvant être obtenues.Thus, both piston pumps and diaphragm pumps retain drawbacks, and it there is a need for vibrating pumps which avoid disadvantages of these two types of pumps, while retaining their respective advantages. The current invention aims to meet this need, by providing a vibrating pump of a new principle, allowing a reduction in manufacturing costs, while improving the magnetic efficiency and ensuring cooling effective solenoid, high pressures obtainable.

A cet effet, l'invention a pour objet une pompe vibrante à piston, du genre indiqué en introduction, dans laquelle :

  • le noyau ou piston est de conformation pleine et monté coulissant dans un guide tubulaire qui traverse axialement la bobine de l'électro-aimant, et qui possède une première partie d'extrémité située vers une face frontale de la bobine et une seconde partie d'extrémité située vers l'autre face frontale de la bobine,
  • il est prévu au moins un conduit reliant la première partie d'extrémité du guide de piston à la seconde partie d'extrémité du guide de piston, en passant par l'extérieur de la bobine, un clapet anti-retour étant intercalé sur ledit conduit,
  • une entrée de fluide est raccordée audit conduit et/ou à la première partie d'extrémité du guide de piston et
  • une sortie de fluide avec clapet anti-retour est raccordée à la seconde partie d'extrémité du guide de piston.
To this end, the subject of the invention is a vibrating piston pump, of the type indicated in the introduction, in which:
  • the core or piston is of full conformation and slidably mounted in a tubular guide which passes axially through the coil of the electromagnet, and which has a first end part situated towards a front face of the coil and a second part of end located towards the other end face of the coil,
  • at least one conduit is provided connecting the first end portion of the piston guide to the second end portion of the piston guide, passing through the outside of the coil, a non-return valve being interposed on said conduit ,
  • a fluid inlet is connected to said conduit and / or to the first end portion of the piston guide and
  • a fluid outlet with non-return valve is connected to the second end portion of the piston guide.

Selon une première forme de réalisation de cette pompe vibrante, l'entrée de fluide est raccordée au conduit, reliant la première partie d'extrémité du guide de piston à la seconde partie d'extrémité de ce guide de piston, en un point intermédiaire dudit conduit située entre la première partie d'extrémité du guide de piston et le clapet anti-retour intercalé sur ce conduit.According to a first embodiment of this vibrating pump, the fluid inlet is connected to the conduit, connecting the first end portion of the guide piston at the second end part of this guide piston, at an intermediate point of said conduit located between the first end portion of the piston guide and the non-return valve inserted in this duct.

Selon une deuxième forme de réalisation, équivalente à la précédente, l'entrée de fluide est raccordée directement à la première partie d'extrémité du guide de piston, au point de départ du conduit reliant cette première partie d'extrémité à la seconde partie d'extrémité du guide de piston.According to a second embodiment, equivalent to the previous one, the fluid inlet is connected directly to the first end part of the piston guide, at the starting point of the connecting duct this first end part to the second part end of the piston guide.

La pompe vibrante, objet de la présente invention, utilise ainsi le mouvement axial alternatif d'un piston plein, déplacé par le champ magnétique pulsé d'un électro-aimant, pour alternativement aspirer et refouler le fluide. Les deux faces frontales du piston sont au contact de ce fluide, présent aux deux extrémités du guide de piston qui sont mises en communication, l'une avec l'autre, par le conduit qui passe à l'extérieur de la bobine. Ce conduit permet au fluide présent aux extrémités du piston de se déplacer librement, lors des oscillations du piston, les clapets anti-retour permettant d'orienter le déplacement d'ensemble du fluide depuis l'entrée vers la sortie de la pompe. La disposition retenue a pour effet de réduire de façon efficace l'opposition aux mouvements du piston, générée par la masse et viscosité du fluide qui doit circuler librement, au rythme des oscillations du piston (ceci en remplacement du passage de fluide latéral et de l'évidement central du piston dans les pompes vibrantes à piston classiques, ou en remplacement de la chambre de mise à l'air libre dans les pompes à membrane).The vibrating pump, object of the present invention, thus uses the reciprocating axial movement of a piston full, displaced by the pulsed magnetic field of an electromagnet, to alternately suck and push the fluid. The two front faces of the piston are in contact of this fluid, present at both ends of the guide piston which are put in communication, one with the other, by the conduit which passes outside the coil. This conduit allows the fluid present at the ends of the piston to move freely, during oscillations of the piston, the non-return valves making it possible to orient the overall displacement of the fluid from the inlet to the pump outlet. The effect of the retained provision effectively reduce opposition to movements of the piston, generated by the mass and viscosity of the fluid which must circulate freely, at the rate of the oscillations of the piston (this to replace the lateral fluid passage and the central recess of the piston in the pumps conventional piston vibrators, or to replace the venting chamber in diaphragm pumps).

Le piston de la pompe vibrante, objet de l'invention, est réalisable comme un simple corps cylindrique plein, donc de façon particulièrement simple et économique, en particulier moins coûteuse que le piston d'une pompe vibrante à piston classique. Le piston cylindrique est monté coulissant dans le guide de piston avec un jeu suffisamment faible pour procurer une étanchéité dynamique au fluide, sans nécessité d'un joint.The piston of the vibrating pump, object of the invention is achievable as a simple body full cylindrical, so particularly simple and economical, in particular less expensive than the piston of a conventional piston vibrating pump. The piston cylindrical is slidably mounted in the piston guide with a clearance small enough to provide a dynamic fluid tightness, without the need for a seal.

Ce piston plein présente, au flux magnétique, une masse de métal plus élevée qu'un piston évidé de même diamètre extérieur, de sorte que le rendement magnétique de la pompe objet de l'invention se trouve amélioré, en comparaison avec une pompe vibrante à piston classique.This solid piston presents, to the magnetic flux, a higher mass of metal than similarly hollowed piston outer diameter, so the magnetic efficiency of the pump object of the invention is improved, in comparison with a conventional piston vibrating pump.

Le refroidissement de l'électro-aimant est assuré par le fluide circulant dans le guide de piston et dans le conduit reliant entre elles les deux extrémités du guide de piston, même dans le cas où la sortie de la pompe est fermée par un robinet ou une vanne actionné par l'utilisateur. Dans ce dernier cas, le fluide circule dans le conduit précité et passe à travers le jeu existant entre le piston et le guide de piston. Un échange thermique se produit au niveau de l'entrée de fluide, évacuant ainsi une partie de la chaleur dégagée par l'électro-aimant.The electromagnet is cooled by the fluid circulating in the piston guide and in the conduit connecting the two ends of the guide to each other piston, even if the pump outlet is closed by a tap or a valve actuated by the user. In the latter case, the fluid circulates in the aforementioned conduit and passes through the existing clearance between the piston and the piston guide. An exchange thermal occurs at the fluid inlet, thus dissipating part of the heat given off by the electromagnet.

De plus, le conduit qui relie entre elles par l'extérieur de la bobine les deux extrémités du guide de piston présente une surface non négligeable, de sorte que ce conduit, rempli de fluide, assure par convection une part non négligeable de la limitation de température de la bobine de l'électro-aimant. D'une façon générale, la limitation de température de cette bobine est assurée simultanément par conduction thermique dans le fluide traversant la pompe, par convection dans l'air et par la masse de cuivre composant la bobine de l'électro-aimant. Dans le cas de l'invention, l'intervention efficace de la conduction dans le fluide pompé et de la convection dans l'air permet de réduire la masse de cuivre qui participe à la limitation de température de la bobine, et l'on obtient ainsi une économie sur la quantité de cuivre composant cette bobine.In addition, the conduit which connects them by the outside of the spool both ends of the guide piston has a significant surface, so that this conduit, filled with fluid, ensures by convection a significant part of the temperature limitation of the solenoid coil. In general, the temperature limitation of this coil is ensured simultaneously by thermal conduction in the fluid passing through the pump, by air convection and by the mass of copper making up the solenoid coil. In the case of the invention, the effective intervention of the conduction in the pumped fluid and convection in air reduces the mass of copper which participates in the temperature limitation of the coil, and we get thus saving on the amount of copper component this coil.

L'invention sera de toute façon mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de cette pompe vibrante à piston :

  • Figure 1 est un schéma de principe d'une pompe vibrante conforme à la présente invention, dans une première forme de réalisation ;
  • Figure 2 est un schéma de principe d'une variante de cette pompe vibrante.
    • The invention will in any case be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended diagrammatic drawing representing, by way of examples, two embodiments of this vibrating piston pump:
  • Figure 1 is a block diagram of a vibrating pump according to the present invention, in a first embodiment;
  • Figure 2 is a block diagram of a variant of this vibrating pump.

    • La pompe vibrante, représentée schématiquement sur la figure 1, comprend un électro-aimant dont la bobine 1 entoure un guide tubulaire 2, à l'intérieur duquel est monté coulissant, en direction axiale, un noyau ou piston métallique 3, de forme cylindrique. Le guide de piston tubulaire 2, traversant de part en part la bobine 1, comporte une première partie d'extrémité 4 située vers une face frontale 5 de la bobine 1, et une seconde partie d'extrémité 6 située vers l'autre face frontale 7 de la bobine 1.The vibrating pump, shown schematically on Figure 1, includes an electromagnet whose coil 1 surrounds a tubular guide 2, inside which is slidingly mounted, in axial direction, a core or piston metallic 3, cylindrical in shape. The piston guide tubular 2, passing right through the coil 1, has a first end portion 4 located towards a front face 5 of the coil 1, and a second part end 6 located towards the other front face 7 of the coil 1.

    Un conduit 8 relie la première partie d'extrémité 4 du guide de piston 2 à la seconde partie d'extrémité 6 de ce guide de piston 2, en passant par l'extérieur de la bobine 1. Un premier clapet anti-retour 9 est intercalé sur le conduit 8, vers le débouché de ce conduit 8 dans la seconde partie d'extrémité 6 du guide de piston 2. Le clapet 9 est monté de manière à autoriser une circulation de fluide depuis le conduit 8 vers la partie d'extrémité 6, et à empêcher une circulation de fluide en sens inverse.A conduit 8 connects the first end part 4 from piston guide 2 to second end part 6 of this piston guide 2, passing through the outside of the coil 1. A first non-return valve 9 is inserted on conduit 8, towards the outlet of this conduit 8 in the second end portion 6 of the piston guide 2. The valve 9 is mounted so as to allow circulation fluid from line 8 to the part end 6, and to prevent a circulation of fluid in reverse.

    Une entrée de fluide 10 est raccordée au conduit 8, en un point intermédiaire 11 de ce conduit 8 situé entre la première partie d'extrémité 4 du guide de piston 2 et le clapet anti-retour 9. Une sortie de fluide 12 est prévue dans le prolongement de la seconde partie d'extrémité 6 du guide de piston 2. La sortie de fluide 12 comporte un second clapet anti-retour 13, monté de manière à autoriser une circulation de fluide depuis la partie d'extrémité 6 du guide de piston 2 vers l'extérieur, et à empêcher une circulation de fluide en sens inverse.A fluid inlet 10 is connected to the conduit 8, at an intermediate point 11 of this conduit 8 located between the first end part 4 of the guide piston 2 and the non-return valve 9. A fluid outlet 12 is planned as an extension of the second part end 6 of the piston guide 2. The fluid outlet 12 comprises a second non-return valve 13, mounted so to allow fluid circulation from the part end 6 of the piston guide 2 outwards, and at prevent reverse fluid flow.

    Dans la mesure où le point de raccordement 11 est proche du premier clapet anti-retour 9, l'entrée de fluide 10 et la sortie de fluide 12 peuvent être disposées, de préférence parallèlement l'une à l'autre, à une même extrémité de la pompe.Insofar as connection point 11 is close to the first non-return valve 9, the inlet of fluid 10 and fluid outlet 12 can be arranged, preferably parallel to each other, at one end of the pump.

    Grâce à la communication assurée par le conduit 8, le fluide à pomper, admis dans la pompe par l'entrée 10, est présent dans les deux parties d'extrémité 4 et 6 du guide de piston 2, donc au contact des deux faces frontales du piston 3.Thanks to the communication provided by conduit 8, the fluid to be pumped, admitted into the pump through inlet 10, is present in the two end parts 4 and 6 of the piston guide 2, therefore in contact with both sides piston front 3.

    En cours de fonctionnement, la bobine 1 de l'électro-aimant est alimentée en courant électrique de façon pulsée, de manière à engendrer, par action magnétique, un mouvement axial alternatif du piston 3 à l'intérieur du guide tubulaire 2. Lorsque le piston 3 est déplacé vers la gauche (par référence à la figure 1), du fluide en provenance de l'entrée 10 est aspiré, au travers du premier clapet anti-retour 9, dans la seconde partie d'extrémité 6 du guide de piston 2. Lorsque le piston 3 est ensuite ramené vers la droite (toujours par référence à la figure 1), le fluide précédemment admis dans la seconde partie d'extrémité 6 du guide 2 en est refoulée, vers la sortie 12, au travers du second clapet anti-retour 13. Au cours de ces oscillations du piston 3, le conduit 8 permet au fluide, présent sur les extrémités du piston 3 au niveau des deux parties d'extrémité 4 et 6 du guide 2, de se déplacer librement, en évitant ainsi toute opposition aux mouvements du piston 3.During operation, the coil 1 of the electromagnet is supplied with electric current from pulsed, so as to generate, by action magnetic, alternating axial movement of the piston 3 to inside the tubular guide 2. When the piston 3 is moved to the left (with reference to Figure 1), from fluid from inlet 10 is sucked through of the first non-return valve 9, in the second part end 6 of piston guide 2. When piston 3 is then brought to the right (always by reference in FIG. 1), the fluid previously admitted into the second end portion 6 of the guide 2 is pushed back therefrom, towards exit 12, through the second non-return valve 13. During these oscillations of piston 3, the conduit 8 allows the fluid, present on the ends of the piston 3 at the two end parts 4 and 6 of the guide 2, to move freely, thus avoiding any opposition to piston movements 3.

    La figure 2 représente une variante de pompe vibrante, dont les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes repères numériques, et ne feront pas l'objet d'une nouvelle description complète. En particulier, la partie comprenant la bobine 1 de l'électro-aimant, le guide tubulaire 2 et le piston 3 n'est pas modifiée.Figure 2 shows a pump variant vibrating, whose elements corresponding to those of the FIG. 1 are designated by the same numerical references, and will not be the subject of a new description complete. In particular, the part comprising the coil 1 of the electromagnet, the tubular guide 2 and the piston 3 is not changed.

    Dans cette variante, l'entrée de fluide 10 se raccorde non plus en un point intermédiaire du conduit 8 reliant entre elles les parties d'extrémité 4 et 6 du guide de piston 2, mais au point de départ de ce conduit 8, c'est-à-dire à la première partie d'extrémité 4 du guide de piston 2. Ainsi, l'entrée de fluide 10 et la sortie de fluide 12 sont situées, respectivement, sur deux côtés opposés de la pompe.In this variant, the fluid inlet 10 is no longer connects at an intermediate point of conduit 8 connecting the end parts 4 and 6 of the piston guide 2 but at the starting point of this conduit 8, i.e. to the first end portion 4 of the piston guide 2. Thus, the fluid inlet 10 and the fluid outlet 12 are located, respectively, on two opposite sides of the pump.

    Cette disposition quelque peu différente ne modifie pas le fonctionnement d'ensemble de la pompe, résultant du mouvement axial alternatif du piston 3. Cependant, le fluide admis dans la pompe par l'entrée 10 parcourt ici le conduit 8 sur toute sa longueur, pour atteindre la seconde partie d'extrémité 6 puis la sortie 12. Lorsque le piston 3 est déplacé vers la droite (par référence à la figure 2), le fluide précédemment admis dans la seconde partie d'extrémité 6 du guide 2 en est refoulé vers la sortie 12, au travers du second clapet anti-retour 13, et simultanément une nouvelle quantité de fluide est aspirée depuis l'entrée 10, et pénètre dans la première partie d'extrémité 4 du guide 2. Lorsque le piston 3 est ensuite ramené vers la gauche (toujours par référence à la figure 2), cette quantité de fluide est refoulée vers le conduit 8, et du fluide parvient, au travers du premier clapet anti-retour 9, dans la seconde partie d'extrémité 6 du guide 2. On notera donc que, dans cette variante, le sens de circulation du fluide dans le conduit 8 est constant, et non pas alterné comme dans la première forme de réalisation décrite. Les flèches du dessin illustrent clairement cette différence.This somewhat different provision does not not affect the overall operation of the pump, resulting from the reciprocating axial movement of the piston 3. However, the fluid admitted into the pump through inlet 10 here runs along the duct 8 over its entire length, to reach the second end part 6 then the outlet 12. When piston 3 is moved to the right (with reference to Figure 2), the fluid previously admitted into the second end part 6 of the guide 2 in is pushed back to outlet 12, through the second valve non-return 13, and simultaneously a new quantity of fluid is sucked in from inlet 10, and enters the first end portion 4 of the guide 2. When the piston 3 is then brought to the left (always by reference to figure 2), this quantity of fluid is driven back to the conduit 8, and the fluid reaches the through the first non-return valve 9, in the second end part 6 of the guide 2. It will therefore be noted that, in this variant, the direction of circulation of the fluid in the conduit 8 is constant, not alternated as in the first embodiment described. The arrows of drawing clearly illustrate this difference.

    La pompe vibrante à piston, précédemment décrite, est notamment utilisable comme pompe à eau, par exemple dans des appareils électro-ménagers.The vibrating piston pump, previously described, can be used as a water pump, for example in household appliances.

    Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette pompe vibrante à piston qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention par des modifications de la disposition et/ou de l'orientation de l'entrée de fluide et de la sortie de fluide de la pompe, ou en destinant cette pompe à des liquides autres que de l'eau, ou encore à des fluides à l'état gazeux.It goes without saying that the invention is not limited only the embodiments of this vibrating pump piston which have been described above, as examples; on the contrary, it embraces all variant embodiments and applications respecting same principle. This is how, in particular, would not depart from the scope of the invention by changes in layout and / or orientation of the fluid inlet and the fluid outlet of the pump, or by using this pump for liquids other than water, or to gaseous fluids.

    Claims (4)

    Pompe vibrante à piston, pour le pompage de liquide ou de gaz, utilisant le mouvement axial alternatif d'un noyau ou piston (3) déplacé par le champ magnétique pulsé d'un électro-aimant, caractérisée en ce que le noyau ou piston (3) est de conformation pleine et montée coulissant dans un guide tubulaire (2) qui traverse axialement la bobine (1) de l'électro-aimant, et qui possède une première partie d'extrémité (4) située vers une face frontale (5) de la bobine (1) et une seconde partie d'extrémité (6) située vers l'autre face frontale (7) de la bobine (1), en ce qu'il est prévu au moins un conduit (8) reliant la première partie d'extrémité (4) du guide de piston (2) à la seconde partie d'extrémité (6) du guide de piston (2), en passant par l'extérieur de la bobine (1), un clapet anti-retour (9) étant intercalé sur ledit conduit (8), en ce qu'une entrée de fluide (10) est raccordée audit conduit (8) et/ou à la première partie d'extrémité (4) du guide de piston (2), et en ce qu'une sortie de fluide (12) avec clapet anti-retour (13) est raccordée à la seconde partie d'extrémité (6) du guide de piston (2).Vibrating piston pump, for pumping liquid or gas, using the alternating axial movement of a core or piston (3) displaced by the pulsed magnetic field of an electromagnet, characterized in that the core or piston ( 3) is of full conformation and slidably mounted in a tubular guide (2) which passes axially through the coil (1) of the electromagnet, and which has a first end part (4) situated towards a front face (5 ) of the coil (1) and a second end portion (6) located towards the other end face (7) of the coil (1), in that there is provided at least one conduit (8) connecting the first end part (4) of the piston guide (2) to the second end part (6) of the piston guide (2), passing through the outside of the coil (1), a check valve return (9) being interposed on said conduit (8), in that a fluid inlet (10) is connected to said conduit (8) and / or to the first end part (4) of the guide d e piston (2), and in that a fluid outlet (12) with non-return valve (13) is connected to the second end part (6) of the piston guide (2). Pompe vibrante à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'entrée de fluide (10) est raccordée au conduit (8), reliant la première partie d'extrémité (4) du guide de piston (2) à la seconde partie d'extrémité (6) de ce guide de piston (2), en un point intermédiaire (11) dudit conduit (8) situé entre la première partie d'extrémité (4) du guide de piston (2) et le clapet anti-retour (9) intercalé sur ce conduit (8).Piston vibrating pump according to claim 1, characterized in that the entry of fluid (10) is connected to the conduit (8), connecting the first end portion (4) of the piston guide (2) to the second end part (6) of this guide piston (2), at an intermediate point (11) of said conduit (8) located between the first end portion (4) piston guide (2) and non-return valve (9) interposed on this conduit (8). Pompe vibrante à piston selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'entrée de fluide (10) et la sortie de fluide (12) sont disposées, de préférence parallèlement l'une à l'autre, à une même extrémité de la pompe.Vibrating piston pump according to claim 2, characterized in that the fluid inlet (10) and the fluid outlet (12) are arranged, preferably parallel to each other, at the same end of the pump. Pompe vibrante à piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'entrée de fluide (10) est raccordée directement à la première partie d'extrémité (4) du guide de piston (2), au point de départ du conduit (8) reliant cette première partie d'extrémité (4) à la seconde partie d'extrémité (6) du guide de piston (2).Piston vibrating pump according to claim 1, characterized in that the entry of fluid (10) is connected directly to the first part end (4) of the piston guide (2), at the starting point of the conduit (8) connecting this first part end (4) to the second end portion (6) of the piston guide (2).
    EP98420025A 1997-02-13 1998-02-09 Oscillating piston pump Withdrawn EP0859150A1 (en)

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    FR9701909 1997-02-13

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    AU (1) AU5391098A (en)
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    FR2759424A1 (en) 1998-08-14
    CA2226690A1 (en) 1998-08-13

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