EP1514027B1 - Pompe haute pression a faible volume - Google Patents

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Claims (23)

  1. Pompe (1) pour le refoulement de petits débits de liquide précisément déterminés sous des pressions élevées, plus particulièrement de débits jusqu'à 5 cm3/min (5 ml/min) au maximum et/ou à des pressions d'au moins 100 bar, où la pompe comprend au moins un dispositif de pompe (3; 4) qui comporte un piston (7; 8) déplaçable dans une chambre de déplacement (47; 89), au moins un alésage d'accès du fluide de travail du dispositif de pompe est pourvu d'un agencement de raccordement (100, 101; 100, 102; 100, 130) présentant au moins une paire de surfaces d'étanchéité formant une jonction étanche au fluide de travail, caractérisée en ce qu'au centre de chaque surface d'étanchéité est pourvue une ouverture respective d'un canal pour le fluide de travail, l'une des surfaces d'étanchéité des paires de surfaces d'étanchéité est essentiellement en forme de calotte et convexe et l'autre est essentiellement concave et conique, de sorte qu'une ligne de contact annulaire entre les deux surfaces d'étanchéité résulte également lorsque les ouvertures des canaux ne sont pas précisément alignées.
  2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'entre les surfaces d'étanchéité d'au moins une paire de surfaces d'étanchéité, préférablement de toutes ces paires, un joint (117) est interposé, en particulier sous la forme d'un élément en forme de membrane en métal ou en un matériau synthétique hautement résistant à la pression, préférablement en PEEK.
  3. Pompe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une première et une deuxième paire de surfaces d'étanchéité sont pourvues et entre les deux paires de surfaces d'étanchéité est disposé un corps d'étanchéité (119) sur lequel les surfaces d'étanchéité intérieures respectives des deux paires de surfaces d'étanchéité sont formées et qui est constitué d'un matériau synthétique géométriquement stable et hautement résistant à la pression, préférablement de PEEK.
  4. Pompe (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au moins une première et une troisième paire de surfaces d'étanchéité sont pourvues dont les deux surfaces d'étanchéité intérieures, chacune en regard de l'autre paire, sont formées sur un corps de liaison (101, 102) disposé entre les deux autres surfaces d'étanchéité des deux paires, surfaces extérieures, de sorte que les deux paires de surfaces d'étanchéité forment chaque fois une jonction étanche avec le corps de liaison.
  5. Pompe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'en plus d'une paire de surfaces d'étanchéité, une paire (138) composée d'une première et d'une deuxième surface de contact est pourvue, la première et la deuxième surface de contact étant en appui l'une sur l'autre, la première surface de contact et l'une des surfaces d'étanchéité étant formées sur un deuxième corps de liaision (130) dans l'agencement de raccordement (100, 130) et le deuxième corps de liaison étant maintenu entre la deuxième surface de contact et l'autre des surfaces d'étanchéité et relié de manière fixe à une conduite (114) pour le fluide de travail, la conduite communiquant avec le canal dont l'ouverture se trouve dans la surface d'étanchéité du deuxième corps de liaison.
  6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que les surfaces de contact (138) sont bombées et réciproquement complémentaires afin de fournir un centrage du deuxième corps de liaison (130) dans la deuxième surface de contact.
  7. Pompe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que dans au moins une des premières paires de surfaces d'étanchéité, préférablement dans toutes les premières paires de surface d'étanchéité, l'une au moins des surfaces d'étanchéité (120) présente une surface (121) concentriquement étagée afin d'obtenir une pluralité de lignes d'étanchéité.
  8. Pompe (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le piston présente au moins un premier joint (70) extrême avant qui étanche le piston vis-à-vis de la chambre de déplacement et le premier joint présente un élément d'étanchéité (72) ayant une lèvre d'étanchéité (73) qui entoure le piston, que la première surface de la lèvre d'étanchéité est prétensionnée contre le piston au moyen d'un élément (74) à élasticité de ressort s'appuyant sur la deuxième surface opposée de la lèvre d'étanchéité, ladite deuxième surface étant en contact avec la chambre de déplacement, et en ce que l'élément d'étanchéité (72) et l'élément à ressort présentent une coupe transversale en forme de C essentiellement et un corps de remplissage (83) essentiellement incompressible sous les conditions de fonctionnement est agencé dans ceux-ci afin de réduire le volume mort du dispositif de pompe qui résulte du joint.
  9. Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que la largeur de la fente du profil en C est essentiellement égale à la hauteur de l'intérieur du C, de telle manière que le corps de remplissage (83) est axialement insérable dans l'élément à ressort (74) et remplit l'intérieur du C du moins en majeure partie, préférablement quasiment totalement.
  10. Pompe selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le piston est muni d'au moins un deuxième joint (48) extrême avant qui étanche le piston vis-à-vis de la chambre de déplacement et que le deuxième joint présente une lèvre d'étanchéité (52) qui entoure le piston, comprend la première surface de laquelle est prétensionnée contre le piston au moyen d'un élément (54) à élasticité de ressort s'appuyant sur la deuxième surface opposée de celle-ci, ladite deuxième surface étant en contact avec la chambre de déplacement, que l'élément à ressort présente essentiellement la forme d'une bande à élasticité de ressort fermée dont le côté intérieur est en appui sur la deuxième surface de la lèvre d'étanchéité, et en ce que la paroi intérieure de la chambre de déplacement est située à une petite distance de la surface extérieure de l'élément à ressort afin de réduire le volume mort du dispositif de pompe qui résulte du joint.
  11. Pompe (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'élément à ressort (54) en forme de bande est essentiellement constitué d'une spirale d'un matériau à élasticité de ressort, les tours de la spirale étant enroulés autour de la lèvre d'étanchéité (52).
  12. Pompe (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le piston est fonctionnellement relié à l'unité d'entraînement de la pompe par une tige de piston (11; 12), que le piston est relié à la tige de piston par un dispositif de réglage du piston (15, 28, 31, 33, 36, 38; 16, 28, 30, 32, 36, 38), et que le dispositif de réglage du piston entre le piston et la tige de piston est réglable en longueur afin de pouvoir ajuster la longueur totale de l'ensemble piston et tige de piston à la distance entre l'unité d'entraînement et le fond de la chambre de déplacement et ainsi le volume mort.
  13. Pompe (1) selon la revendication 12, caractérisée en ce le piston (7; 8) est monté sur la tige de piston (11; 12) de manière longitudinalement déplaçable.
  14. Pompe selon l'une des revendications 12 à 13, caractérisée en ce que le dispositif de réglage du piston (15, 28, 31, 33, 36, 38; 16, 28, 30, 32, 36, 38) est muni d'un moyen de serrage (36, 38) permettant de bloquer le piston (7; 8) dans une position déterminée par rapport à la tige de piston (11; 12).
  15. Pompe (1) selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que dans le dispositif de réglage du piston (15, 28, 31, 33, 36, 38; 16, 28, 30, 32, 36, 38), un moyen à ressort (32) est agencé entre le piston (7; 8) et la tige de piston (11; 12) de telle manière qu'une réduction de la longueur totale de l'ensemble piston et tige de piston s'effectue contre la force de rappel de l'élément à ressort.
  16. Pompe (1) selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisée en ce que dans la chambre de déplacement (89), le fond de la chambre de déplacement est sous la forme d'un corps (87) constitué d'un matériau qui est tout au plus négligeablement compressible sous la pression de service de la pompe mais suffisamment plus élastique que le piston et qui occupe complètement la coupe transversale de la chambre de déplacement, de telle manière que le piston (8) est ajustable à une distance indéfiniment petite du fond de la chambre de déplacement au point mort supérieur, plus particulièrement jusqu'à un volume mort essentiellement éliminé, sans le risque de dommages du piston par un contact avec le fond de la chambre de déplacement au cours de la procédure de réglage ou en cours de fonctionnement.
  17. Pompe (1) selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisée en ce que le piston (7; 8) présente une partie de piston en forme de barre (19; 20) en un matériau dur, plus particulièrement en un matériau céramique, cristallin et/ou minéral, dont l'extrémité arrière est montée dans un logement d'une douille (15; 16) de telle manière que le moyen de serrage (38, 39) peut être appliqué essentiellement ponctuellement contre la douille et cette dernière peut être fixée dans la tige de piston (11; 12) sans le risque d'endommager la partie en forme de barre du piston par le moyen de serrage.
  18. Pompe (1) selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisée en ce que le fond de la chambre de déplacement d'au moins un dispositif de pompe est essentiellement constitué par l'extrémité avant d'un piston opposé (58) qui est déplaçable dans la chambre de déplacement de sorte que le volume mort du dispositif de pompe est réglable.
  19. Pompe (1) selon la revendication 18, caractérisée en ce que le piston opposé (58) est pourvu d'un dispositif de réglage comprenant un indicateur de position afin de rendre l'ajustement du volume mort dans la chambre de déplacement détectable, plus particulièrement lisible, depuis l'extérieur.
  20. Pompe comprenant au moins un premier (7) et un deuxième (8) dispositif de pompe avec chambre de déplacement (47; 89) et piston (7; 8), la pompe en aval du premier agencement de pompe pouvant être opérée comme dispositif de stockage de la pulsation du premier dispositif de pompe, et les dispositifs de pompe étant réalisés chaque fois selon l'une des revendications 1 à 19.
  21. Procédé de réglage du volume mort dans une pompe (1) selon l'une des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que la tige de piston (11; 12) est mise au point mort supérieur, le piston (7; 8) est avancé dans la chambre de déplacement jusqu'à ce que le volume mort souhaité résulte et le piston est bloqué dans la tige de piston en actionnant un dispositif de blocage (38) du dispositif de réglage du piston.
  22. Utilisation de la pompe selon la revendication 18 ou 19 ou selon la revendication 20 dans la mesure où elle est dépendante d'une des revendications 18 à 19, caractérisée en ce que le piston opposé (58) est réglé selon la pression de service prévue afin d'obtenir une pulsation réduite.
  23. Dispositif de chromatographie à haute pression, plus particulièrement pour HPLC, comprenant une pompe selon l'une des revendications 1 à 20 comme pompe à fluide.
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