EP2364402B1 - Pompe piezoélectrique pour appareil électroménager - Google Patents

Pompe piezoélectrique pour appareil électroménager Download PDF

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EP2364402B1
EP2364402B1 EP09774720.8A EP09774720A EP2364402B1 EP 2364402 B1 EP2364402 B1 EP 2364402B1 EP 09774720 A EP09774720 A EP 09774720A EP 2364402 B1 EP2364402 B1 EP 2364402B1
Authority
EP
European Patent Office
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piezoelectric pump
pump
mobile wall
piezoelectric
spring clip
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.)
Not-in-force
Application number
EP09774720.8A
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German (de)
English (en)
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EP2364402A1 (fr
Inventor
Andrea Lukas
Björn SCHEVE
Matthias Hahn
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.)
Rowenta Werke GmbH
Original Assignee
Rowenta Werke GmbH
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Publication date
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Publication of EP2364402A1 publication Critical patent/EP2364402A1/fr
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    • 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
    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F04B43/04—Pumps having electric drive
    • F04B43/043—Micropumps
    • F04B43/046—Micropumps with piezoelectric drive
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06F—LAUNDERING, DRYING, IRONING, PRESSING OR FOLDING TEXTILE ARTICLES
    • D06F75/00—Hand irons
    • D06F75/08—Hand irons internally heated by electricity
    • D06F75/10—Hand irons internally heated by electricity with means for supplying steam to the article being ironed
    • D06F75/14—Hand irons internally heated by electricity with means for supplying steam to the article being ironed the steam being produced from water in a reservoir carried by the iron
    • 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
    • F04B17/003—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by piezoelectric means
    • 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
    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/09—Pumps having electric drive
    • F04B43/095—Piezo-electric drive

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric pump for household appliances and relates more particularly to a piezoelectric pump comprising a movable wall interposed between a first housing element, defining a pumping chamber with the movable wall, and a second housing element apply against the periphery of the movable wall to hold the latter in position.
  • first and second housing elements are fixed to one another by gluing, screwing or ultrasonic welding.
  • Such assembly means have the disadvantage of allowing a certain relaxation of the elements of the pump over time, particularly under the effect of temperature variations. This phenomenon is accentuated when the elements of the piezoelectric pump are made of plastic material.
  • EP1177802 discloses an apparatus for dispensing a medicament comprising a pressurized reservoir formed of two flexible walls trapped between two spring washers which press on the flexible walls to pressurize the reservoir. Accordingly, this document does not disclose not a piezoelectric pump but only a device for dispensing a medicament comprising a pressurized reservoir whose output is closed by a controlled valve by means of a piezoelectric element.
  • an object of the present invention is to overcome these disadvantages by providing a piezoelectric pump in which the assembly of the pump elements provides a pumping chamber having stable performance over time.
  • the subject of the invention is a piezoelectric pump for a household appliance comprising a movable wall interposed between a first housing element, defining a pumping chamber with the mobile wall, and a second housing element applying a pressure against the periphery.
  • the movable wall to maintain the latter in position, the movable wall having an outer face in contact with a piezoelectric actuator designed to move the movable wall to cause a periodic volume variation of the pumping chamber under the action of the piezoelectric actuator, characterized in that the first housing element and the second housing element are held under stress against one another by means of an elastic clip, the elastic clip exerting a pressure tending to compress the first housing member on the second housing member.
  • a seal is interposed between the movable wall and the first housing element.
  • the second housing element comprises a protruding part coming to bear against the mobile wall facing the seal, the periphery of the movable wall being sandwiched between the seal sealing and the protruding part.
  • the movable wall comprises a lower face covered with at least one electrically insulating adhesive film extending radially beyond the movable wall and having a peripheral edge bonded to the second housing element.
  • the elastic clip comprises a portion exerting pressure on the second housing element, in the zone facing the pumping chamber.
  • the elastic clip comprises at least one end provided with a gripping tab.
  • the elastic clip is constituted by a metal strip with a spring effect.
  • the first and second housing elements comprise complementary shapes ensuring their positioning. relative when assembling the pump by means of the elastic clip.
  • the piezoelectric pump comprises a third element covering the first element opposite the second element, the third element comprising an intake duct and a discharge duct respectively in communication with an orifice of inlet and an outlet port of the pumping chamber.
  • the first and third elements comprise complementary shapes ensuring their relative positioning during assembly of the piezoelectric pump by means of the elastic clip.
  • the elastic clip is supported on the second and third elements.
  • the invention also relates to an iron having means for supplying water to a spray nozzle or a vaporization chamber, characterized in that the supply means comprise a piezoelectric pump as previously described.
  • the figure 1 schematically represents an iron 100 having a heating soleplate 104 comprising a vaporization chamber 103 supplied with water by a piezoelectric pump 101 connected to a reservoir 102.
  • the piezoelectric pump 101 shown separately on the Figures 2 to 4 , comprises a first housing element constituted by a support 1 made of a plastic material reinforced with glass fibers, such as a polyarylamide loaded with 30% glass fibers.
  • the support 1 has a circular central zone 1A defining, with a movable wall 4 disposed opposite, a pumping chamber 5, the movable wall advantageously being constituted by a brass membrane 4 having an outer face facing towards the outside. outside of the pumping chamber 5, on which is fixed a piezoelectric actuator 41 made of ceramic.
  • the support 1 is sandwiched between a second and a third housing element, made of the same material as that used for the support 1, these second and third housing elements being respectively constituted by a cover 2 comprising terminals 23, 24 for the power supply of the piezoelectric actuator 41 and a base 3 for the circulation of the fluid in the pumping chamber 5.
  • the terminals 23 and 24 are respectively in contact with a spring 23A coming into contact with the membrane 4 and a spring 24A coming into contact with the piezoelectric actuator 41, and are powered by an alternating electrical voltage causing a periodic deformation of the piezoelectric actuator 41 in the direction of the increase and then the reduction of the volume of the pumping chamber 5.
  • the supply voltage of the actuator piezoelectric 41 is supplied directly from the home electrical network by means of a power supply circuit, not shown in the figures, without isolation transformer.
  • a power supply circuit of the piezoelectric pump is for example described in the patent application FR 08 01706 .
  • the lower face of the membrane 4 is covered with an insulating film 4A consisting of three layers of material polyester held together by means of an adhesive, according to the solution described in the patent application FR 08 03520 .
  • the base 3 of the pump 101 comprises an intake duct 31 and a discharge duct 32 opening respectively facing an inlet orifice 11 and an outlet orifice 12 passing through the support 1.
  • the inlet and outlet orifices 12 and 12 are advantageously interconnected by a groove 13, of a depth of the order of 1 mm, extending on the upper face of the support 1 and defining a dead volume in the chamber pumping 5.
  • the pumping chamber 5 is delimited laterally by an annular seal 6 disposed in a circular groove 14 formed on the upper face of the support 1, the membrane 4 resting on the seal 6 and having a circular shape of diameter adapted to engage precisely between guide ribs 15A carried by a centering sleeve 15 projecting from the upper face of the support 1.
  • the seal 6 is a four-lobe seal having an inner diameter of the order of 22 mm and a height of about 2 mm.
  • the membrane 4 is held against the seal 6 by means of the cover 2, the latter comprising a lower face provided with a circular rib 21 whose diameter corresponds to the diameter of the seal 6 so that the lower end of the circular rib 21 is pressed against the outer face of the membrane 4, facing the seal 6.
  • the lower end of the circular rib 21 advantageously has a rounded convergent shape.
  • the cover 2 is extended radially beyond the rib 21 by a wall 20 which abuts against the upper end of the centering sleeve 15 when the membrane 4 is pressed against the seal 6, the sleeve of centering 15 and the circular rib 21 being dimensioned such that the membrane 4 is in the immediate vicinity of the upper face of the support 1, for example at a distance of the order of 0.1 mm, when the wall 20 of the lid 2 is in abutment against the centering sleeve 15.
  • the lid 2 is also provided with a circular peripheral skirt 22 extending axially towards the support 1 and the lower end of which compresses an O-ring seal 7 resting against a shoulder 16 of the support 1.
  • This seal The ring has the advantage of providing a second sealing barrier ensuring the confinement of the liquid in the housing of the pump 101 when a leak occurs at the seal 6.
  • the positioning of the cover 2 relative to the support 1 is achieved by means of three positioning pins 15B projecting from the upper end of the centering sleeve 15 of the support 1, these three pins 15B engaging in adapted cavities 20A the lower face of the cover 2, one of the pins 15B having a greater width to allow the engagement of the cover 2 on the support 1 in a single orientation.
  • the positioning of the base 3 on the support 1 is in turn realized by means of bosses 30 carried by the upper face of the base 3 and coming into fit cavities 10 present on the lower face of the support 1, one of the bosses 10 having a larger size to allow the engagement of the base 3 on the support 1 in a single orientation.
  • valves 81, 82 made of a silicone film 8 interposed between the support 1 and the base 3, this film 8 having notches 80 engaging around the bosses 30 to ensure the correct positioning of the film 8 on the base 3 .
  • the valve 81 consisting of a horseshoe-shaped cut facing the inlet orifice 11, closes when the water in the pumping chamber is compressed by the membrane 4 and opens when the piezoelectric actuator 41 is deformed in the direction of increasing the volume of the pumping chamber 5.
  • the valve 82 also constituted by a horseshoe-shaped cut-out facing the outlet orifice 12, opens when water is compressed in the pumping chamber 5 and closes when the piezoelectric actuator 41 becomes deforms in the direction of increasing the volume of the pumping chamber 5.
  • the support 1, the cover 2 and the base 3 are held under stress against each other by means of an elastic clip 9 preferably consisting of a metal strip spring effect, a width of the order 8 mm.
  • the clip 9 has the general shape of a U whose ends curved inwardly form hooks 91 that hook under the base 3, the clip 9 having a central portion 90 exerting pressure on an entire area 2A central of the cover 2, generating a force in the axis of the circular rib 21 bearing on the periphery of the membrane 4.
  • the cover 2 and the base 3 comprise guide ribs 25, 35 on their periphery, these guide ribs 25, 35 delimiting a track in which is engaged the spring clip 9 to ensure a correct positioning of the clip 9.
  • the central zone 2A of the lid has a reinforced rigidity so that the pressure exerted by the staple 9 does not cause the bending of the lid 2 but is integrally transmitted, through the circular rib 21, to the periphery of the membrane 4.
  • the lid 2 has a concave underside in the central zone 2A delimited by the circular rib 21, the lid 2 having a thickness of about 1.4 mm at its center and a thickness of about 2 mm near the circular rib 21.
  • one of the hooks 91 of the clip 9 is extended by an outwardly curved gripping tab 91A which makes it possible to grip the clip 9 and deform the latter to facilitate its insertion or withdrawal. of the clip 9 around the cover 2 and on the base 3.
  • the pump 101 thus produced has the advantage of having a flexible membrane 4, supporting the piezoelectric actuator 41, the periphery of which is subjected to a pressure that is substantially constant over time, the elastic clip 9 keeping the lid 2 constantly under pressure against the support 1 and the seal 6.
  • the pressure exerted by the clip 9 has the advantage of being equitably distributed over the entire periphery of the membrane 4, to obtain optimum performance of the pump 101.
  • a pump provided with such a fastening clip also has the advantage of being quickly assembled or disassembled, in particular for its maintenance.
  • FIGS. 6 to 9 illustrate a piezoelectric pump 200 according to a second particular embodiment of the invention in which the electrical insulation of the pump, and in particular the insulation of the hydraulic part with respect to the portion subjected to an electric potential, has been improved.
  • the pump 200 comprises a support 201 made of fiberglass-filled plastic material having a circular central zone defining, with a brass circular membrane 204 attached to it, a pumping chamber 205.
  • the support 201 is sandwiched between a cover 202, having terminals 223, 224 for the power supply of a piezoelectric actuator 241 fixed on the membrane 204, and a base 203 for the circulation of the fluid in the pumping chamber 205 .
  • the power supply terminals 223 and 224 are electrically connected to the 204 and the piezoelectric actuator 241, and are powered by an AC voltage causing a periodic deformation of the piezoelectric actuator 241 and the flexible membrane 204 in the direction of increasing and then reducing the volume of the chamber pumping 205.
  • the lower face of the membrane 204 is covered with an insulating film 204A consisting of three films in polyester held together by means of an adhesive, as more specifically described in the patent application FR 08 03520 .
  • This insulating film 204A has the shape of a disk having a diameter greater than the diameter of the membrane 204 so that the insulating film 204A has a peripheral portion protruding radially from the membrane 204 about 5 mm.
  • the hydraulic connection of the pump 201 is carried out by means of an intake duct 231 and a discharge duct 232 carried by the base 203, these inlet ducts 231 and discharge pipes 232 opening respectively opposite an inlet orifice 211 and an outlet orifice 212 passing through the support 201.
  • the pumping chamber 205 is delimited laterally by an annular seal 206, similar to the seal 6 described for the first embodiment.
  • the seal 206 is disposed in a circular groove 214 formed on the upper face of the support 201, at the edge of the pumping chamber 205, and on which the periphery of the membrane 204 rests, the latter having a slightly larger diameter. to the diameter of the seal 206.
  • Maintaining the membrane 204 against the seal 206 is formed by means of the cover 202, the latter comprising a lower face provided with a projecting circular rib 221 having a convergent bottom end of rounded shape whose diameter corresponds to the diameter of the seal 206 so that the lower end of the circular rib 221 is applied against the outer face of the membrane 204, facing of the seal 206.
  • the cover 202 extends radially beyond the rib 221 by a wall 220 having successively a second rib 226 and a peripheral skirt 222 extending coaxially towards the support 201.
  • the second rib 226 and the peripheral skirt 222 each comprise a annular lower end on which is glued the peripheral edge of the insulating film 204A so that water can not come into contact with the upper part of the membrane 204 in the event of a leak at the seal 206.
  • the support 201 comprises three centering tabs 215, arranged at 120 ° from each other, projecting radially outwards, these centering tabs 215 having a bent end between which the periphery of the cover 202 engages to ensure the centering of the cover 202 on the support 201.
  • One of the centering tabs 215 advantageously has a larger width and engages in a groove 222A formed at the periphery of the cover 202 to allow the engagement of the cover 202 on the support 201 according to a single orientation.
  • the angular positioning of the base 203 on the support 201 is advantageously achieved by the insertion of the centering tabs 215 into suitable notches 234 present on the peripheral edge of the base 203.
  • a silicone film 208 is interposed between the support 201 and the base 203, the positioning of the film 208 on the base 203 being provided by means of the notches 280 formed at the periphery of the film 208, these notches engaging around the bosses 230.
  • the film 208 has a cutout 282 in the form of a circular arc forming a valve facing the outlet orifice 212 which opens when water is compressed in the pumping chamber 205 and closes when the actuator piezoelectric 241 deforms in the direction of increasing the volume of the pumping chamber 205.
  • the film 208 also comprises a cut 281 in the form of a circular arc facing the inlet orifice 211 of the support 201 forming a valve that closes when the water in the pumping chamber is compressed by the membrane 204 and opens when the piezoelectric actuator 241 deforms in the direction of increasing the volume of the pumping chamber 205.
  • the cutouts 281 and 282 in the form of a circular arc extend angularly less than 180 ° and are oriented in the same direction so that a large strip of material extends between the cuts 281 and 282. , 282.
  • Such a characteristic makes it possible to obtain a good stability of the film at the edges of the cuts 281, 282 by reducing in particular the risk of deformation of the valve during the compression of the film between the support 201 and the base 203.
  • the support 201, the cover 202 and the base 203 are held against each other, under stress, by means of an elastic clip 209 having the form of a spring-acting metal strip engaging between guide ribs 225, 235 formed respectively at the periphery of the cover 202 and the base 203.
  • the clip 209 has the general shape of a U whose ends curved inwardly form hooks 291 that hooks under the base 203, the clip 209 having a central portion 290 exerting axial pressure on a whole. central zone 202A of the cover 202.
  • the central zone 202A of the lid has a reinforced rigidity so that the pressure exerted by the clip 209 does not cause the bending of the cover 202 but is integrally transmitted, through the circular rib 221, to the periphery of the membrane 204.
  • the pump 201 thus produced has the advantage, just like the pump shown in the first embodiment, of having a membrane 204 whose periphery is subjected to a pressure that is substantially constant over time, the elastic clip 209 holding the cover 202 constantly. under pressure against the support 201.
  • the pump according to such an embodiment has the advantage of having an electrical insulation according to the VDE standard in force in Germany.
  • the elastic clip may have a different shape including for example four branches distributed at 90 ° from each other.
  • the electrical insulation of the piezoelectric can be achieved by means of an isolation transformer.

Description

  • La présente invention se rapporte à une pompe piézoélectrique pour appareil électroménager et se rapporte plus particulièrement à une pompe piézoélectrique comportant une paroi mobile intercalée entre un premier élément de boîtier, définissant une chambre de pompage avec la paroi mobile, et un deuxième élément de boîtier venant s'appliquer contre la périphérie de la paroi mobile pour maintenir cette dernière en position.
  • Il est connu, de la demande de brevet JP 62142597 , un fer à repasser comportant une pompe piézoélectrique alimentant une chambre de vaporisation avec de l'eau en provenance d'un réservoir. Ce document décrit une pompe piézoélectrique comportant une paroi mobile intercalée entre un premier élément définissant une chambre de pompage avec la paroi mobile et un deuxième élément venant s'appliquer contre la périphérie de la paroi mobile pour maintenir cette dernière en position.
  • De manière habituelle, les premier et deuxième éléments de boîtier sont fixés l'un sur l'autre par collage, vissage ou soudure à ultrasons. De tels moyens d'assemblage présentent cependant l'inconvénient de permettre une certaine relaxation des éléments de la pompe dans le temps, en particulier sous l'effet des variations de température. Ce phénomène est accentué lorsque les éléments de la pompe piézoélectrique sont réalisés en matière plastique.
  • Or, les performances d'une pompe piézoélectrique sont étroitement liées aux dimensions de la chambre de pompage. Ainsi, le phénomène de relaxation des moyens d'assemblage des différentes parties du boîtier peut conduire à une dégradation importante des performances de la pompe. Il est également difficile pour ces mêmes raisons de produire en grande série des pompes piézoélectriques ayant des performances homogènes.
  • Le document EP1177802 divulgue un appareil pour diffuser un médicament comportant un réservoir pressurisé formé de deux paroi souples prisonnières entre deux rondelles élastiques qui viennent presser sur les parois souples pour mettre le réservoir sous pression. En conséquence, ce document ne divulgue pas une pompe piézoélectrique mais seulement un appareil pour diffuser un médicament comportant un réservoir pressurisé dont la sortie est fermée par une vanne contrôlée au moyen d'un élément piézoélectrique.
  • Aussi, un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une pompe piézoélectrique dans lequel l'assemblage des éléments de la pompe permet d'obtenir une chambre de pompage ayant des performances stables dans le temps.
  • A cet effet, l'invention a pour objet une pompe piézoélectrique pour appareil électroménager comportant une paroi mobile intercalée entre un premier élément de boîtier, définissant une chambre de pompage avec la paroi mobile, et un deuxième élément de boîtier appliquant une pression contre la périphérie de la paroi mobile pour maintenir cette dernière en position, la paroi mobile comportant une face externe au contact d'un actionneur piézoélectrique prévu pour déplacer la paroi mobile afin de provoquer une variation périodique de volume de la chambre de pompage sous l'action de l'actionneur piézoélectrique, caractérisée en ce que le premier élément de boîtier et le deuxième élément de boîtier sont maintenus sous contrainte l'un contre l'autre au moyen d'une agrafe élastique, l'agrafe élastique exerçant une pression tendant à comprimer le premier élément de boîtier sur le deuxième élément de boîtier.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, un joint d'étanchéité est interposé entre la paroi mobile et le premier élément de boîtier.
  • Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le deuxième élément de boîtier comporte une partie en saillie venant s'appliquer contre la paroi mobile en regard du joint d'étanchéité, la périphérie de la paroi mobile étant en prise en sandwich entre le joint d'étanchéité et la partie en saillie.
  • Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la paroi mobile comporte une face inférieure recouverte d'au moins un film adhésif électriquement isolant s'étendant radialement au-delà de la paroi mobile et présentant un bord périphérique collé sur le deuxième élément de boitier.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agrafe élastique comporte une partie exerçant une pression sur le deuxième élément de boîtier, dans la zone en regard de la chambre de pompage.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agrafe élastique comporte au moins une extrémité munie d'une languette de préhension.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agrafe élastique est constituée par une bande métallique à effet ressort.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, les premier et deuxième éléments de boitier comportent des formes complémentaires assurant leur positionnement relatif lors de l'assemblage de la pompe au moyen de l'agrafe élastique.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, la pompe piézoélectrique comporte un troisième élément recouvrant le premier élément à l'opposé du deuxième élément, le troisième élément comportant un conduit d'admission et un conduit de refoulement respectivement en communication avec un orifice d'entrée et un orifice de sortie de la chambre de pompage.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, les premier et troisième éléments comportent des formes complémentaires assurant leur positionnement relatif lors de l'assemblage de la pompe piézoélectrique au moyen de l'agrafe élastique.
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agrafe élastique prend appui sur les deuxième et troisième éléments.
  • L'invention concerne également un fer à repasser comportant des moyens d'alimentation en eau d'une buse de pulvérisation ou d'une chambre de vaporisation, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation comportent une pompe piézoélectrique telle que précédemment décrite.
  • On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'un fer à repasser équipé d'une pompe selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 2 est une vue en coupe de la pompe piézoélectrique de l'appareil de la figure 1 ;
    • les figures 3 et 4 sont des vues en perspective éclatée de la pompe piézoélectrique de la figure 2, respectivement vue de dessus et vue de dessous ;
    • La figure 5 est une vue en perspective de la pompe de la figure 2 assemblée ;
    • La figure 6 est une vue en coupe d'une pompe selon un second mode de réalisation de l'invention ;
    • La figure 7 est une vue en perspective éclatée de la pompe de la figure 6 ;
    • Les figures 8 et 9 sont des vues en perspective de la pompe de la figure 6 assemblée.
  • Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Pour faciliter la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre.
  • La figure 1 représente schématiquement un fer à repasser 100 comportant une semelle chauffante 104 comprenant une chambre de vaporisation 103 alimentée en eau par une pompe 101 piézoélectrique reliée à un réservoir 102.
  • La pompe 101 piézoélectrique, représentée isolément sur les figures 2 à 4, comporte un premier élément de boîtier constitué par un support 1 réalisé dans un matériau plastique renforcé de fibres de verre, tel qu'un polyarylamide chargé à 30 % de fibres de verre. Le support 1 présente une zone centrale 1A circulaire définissant, avec une paroi mobile 4 disposée en vis-à-vis, une chambre de pompage 5, la paroi mobile étant avantageusement constituée par une membrane 4 en laiton comportant une face externe, orientée vers l'extérieur de la chambre de pompage 5, sur laquelle est fixé un actionneur piézoélectrique 41 en céramique.
  • Le support 1 est pris en sandwich entre un deuxième et un troisième éléments de boitier, réalisés dans le même matériau que celui utilisé pour le support 1, ces deuxième et troisième éléments de boitier étant respectivement constitués par un couvercle 2 comportant des bornes 23, 24 pour l'alimentation électrique de l'actionneur piézoélectrique 41 et par une embase 3 permettant la circulation du fluide dans la chambre de pompage 5.
  • Les bornes 23 et 24 sont respectivement au contact d'un ressort 23A venant au contact de la membrane 4 et d'un ressort 24A venant au contact de l'actionneur piézoélectrique 41, et sont alimentées par une tension électrique alternative provoquant une déformation périodique de l'actionneur piézoélectrique 41 dans le sens de l'augmentation puis de la réduction du volume de la chambre de pompage 5.
  • De manière préférentielle, la tension d'alimentation de l'actionneur piézoélectrique 41 est fournie directement à partir du réseau électrique domestique au moyen d'un circuit d'alimentation, non représenté sur les figures, démunie de transformateur d'isolement. Un tel circuit d'alimentation de la pompe piézoélectrique est par exemple décrit dans la demande de brevet FR 08 01706 .
  • Afin d'assurer une isolation électrique entre la membrane 4 soumise à la tension du réseau et l'eau présente dans la chambre de pompage 5, la face inférieure de la membrane 4 est recouverte d'un film isolant 4A constitué de trois couches en matériau polyester maintenues l'une sur l'autre au moyen d'un adhésif, conformément à la solution décrite dans la demande de brevet FR 08 03520 .
  • Comme on peut mieux le voir sur les figures 2 et 3, l'embase 3 de la pompe 101 comporte un conduit d'admission 31 et un conduit de refoulement 32 débouchant respectivement en regard d'un orifice d'entrée 11 et d'un orifice de sortie 12 traversant le support 1.
  • Les orifices d'entré 11 et de sortie 12 sont avantageusement reliés entre eux par une rainure 13, d'une profondeur de l'ordre de 1 mm, s'étendant sur la face supérieure du support 1 et définissant un volume mort dans la chambre de pompage 5.
  • La chambre de pompage 5 est délimitée latéralement par un joint d'étanchéité 6, annulaire, disposé dans une rainure circulaire 14 formée sur la face supérieure du support 1, la membrane 4 reposant sur le joint d'étanchéité 6 et présentant une forme circulaire de diamètre adapté pour venir s'engager précisément entre des nervures de guidage 15A portées par un manchon de centrage 15 faisant saillie sur la face supérieure du support 1. A titre d'exemple, le joint d'étanchéité 6 est un joint à quatre lobes présentant un diamètre intérieur de l'ordre de 22 mm et une hauteur de l'ordre de 2 mm.
  • Le maintien de la membrane 4 contre le joint d'étanchéité 6 est réalisé au moyen du couvercle 2, ce dernier comportant une face inférieure munie d'une nervure circulaire 21 dont le diamètre correspond au diamètre du joint d'étanchéité 6 de sorte que l'extrémité inférieure de la nervure circulaire 21 vient s'appliquer contre la face externe de la membrane 4, en regard du joint d'étanchéité 6. Afin de faciliter la déformation de la membrane 4 sous l'effet de l'actionneur piézoélectrique 41, l'extrémité inférieure de la nervure circulaire 21 présente avantageusement une forme convergente arrondie.
  • Conformément aux figures 2 et 4, le couvercle 2 se prolonge radialement, au-delà de la nervure 21, par une paroi 20 qui vient buter contre l'extrémité supérieure du manchon de centrage 15 lorsque la membrane 4 est comprimée contre le joint d'étanchéité 6, le manchon de centrage 15 et la nervure circulaire 21 étant dimensionnés de telle sorte que la membrane 4 se trouve à proximité immédiate de la face supérieure du support 1, par exemple à une distance de l'ordre 0,1 mm, lorsque la paroi 20 du couvercle 2 est en butée contre le manchon de centrage 15.
  • Le couvercle 2 est également muni d'une jupe périphérique 22 circulaire s'étendant axialement en direction du support 1 et dont l'extrémité inférieure vient comprimer un joint d'étanchéité 7, torique, reposant contre un épaulement 16 du support 1. Ce joint 7 torique présente l'avantage de réaliser une deuxième barrière d'étanchéité assurant le confinement du liquide dans le boîtier de la pompe 101 lorsqu'une fuite se produit au niveau du joint d'étanchéité 6.
  • Conformément aux figures 3 et 4, le positionnement du couvercle 2 par rapport au support 1 est réalisé au moyen de trois pions de positionnement 15B faisant saillie à l'extrémité supérieure du manchon de centrage 15 du support 1, ces trois pions 15B venant s'engager dans des cavités 20A adaptées de la face inférieure du couvercle 2, l'un des pions 15B présentant une largeur plus importante pour autoriser l'engagement du couvercle 2 sur le support 1 selon une seule orientation.
  • Le positionnement de l'embase 3 sur le support 1 est quant à lui réalisé au moyen de bossages 30 portés par la face supérieure de l'embase 3 et venant s'engager dans des cavités 10 adaptées présentes sur la face inférieure du support 1, l'un des bossages 10 présentant une taille plus importante pour autoriser l'engagement de l'embase 3 sur le support 1 selon une seule orientation.
  • Les orifices d'entrée 11 et de sortie 12 de la chambre de pompage 5 sont munis de clapets 81, 82 réalisés dans un film 8 en silicone interposé entre le support 1 et l'embase 3, ce film 8 comportant des échancrures 80 s'engageant autour des bossages 30 pour assurer le positionnement correct du film 8 sur l'embase 3.
  • Le clapet 81, constitué par une découpe en forme de fer à cheval en regard l'orifice d'entrée 11, se ferme lorsque l'eau dans la chambre de pompage est comprimée par la membrane 4 et s'ouvre lorsque l'actionneur piézoélectrique 41 se déforme dans le sens de l'augmentation du volume de la chambre de pompage 5.
  • Le clapet 82, également constitué par une découpe en forme de fer à cheval en regard l'orifice de sortie 12, s'ouvre lorsque de l'eau est comprimée dans la chambre de pompage 5 et se ferme lorsque l'actionneur piézoélectrique 41 se déforme dans le sens de l'augmentation du volume de la chambre de pompage 5.
  • Plus particulièrement selon l'invention, et conformément à la figure 5, le support 1, le couvercle 2 et l'embase 3 sont maintenus sous contrainte l'un contre l'autre au moyen d'une agrafe élastique 9 préférentiellement constituée par une bande métallique à effet ressort, d'une largeur de l'ordre de 8 mm.
  • L'agrafe 9 présente la forme générale d'un U dont les extrémités recourbées vers l'intérieur forment des crochets 91 venant s'accrocher sous l'embase 3, l'agrafe 9 comportant une partie centrale 90 exerçant une pression sur toute une zone centrale 2A du couvercle 2, en générant un effort dans l'axe de la nervure circulaire 21 prenant appui sur la périphérie de la membrane 4.
  • De manière avantageuse, le couvercle 2 et l'embase 3 comportent des nervures de guidage 25, 35 sur leur périphérie, ces nervures de guidage 25, 35 délimitant une piste dans laquelle vient s'engager l'agrafe 9 élastique afin d'assurer un bon positionnement de l'agrafe 9.
  • Conformément à la figure 2, la zone centrale 2A du couvercle présente une rigidité renforcée pour que la pression exercée par l'agrafe 9 ne provoque pas la flexion du couvercle 2 mais soit intégralement transmise, au travers de la nervure circulaire 21, à la périphérie de la membrane 4. A cet effet, le couvercle 2 présente une face inférieure concave dans la zone centrale 2A délimitée par la nervure circulaire 21, le couvercle 2 présentant une épaisseur de l'ordre de 1,4 mm en son centre et une épaisseur de l'ordre de 2 mm à proximité de la nervure circulaire 21.
  • De manière préférentielle, l'un des crochets 91 de l'agrafe 9 se prolonge par une languette de préhension 91A courbée vers l'extérieur qui permet de saisir l'agrafe 9 et de déformer cette dernière pour faciliter sa mise en place ou son retrait de l'agrafe 9 autour du couvercle 2 et sur l'embase 3.
  • La pompe 101 ainsi réalisée présente l'avantage de posséder une membrane 4 souple, supportant l'actionneur piézoélectrique 41, dont la périphérie est soumise à une pression sensiblement constante dans le temps, l'agrafe élastique 9 maintenant constamment le couvercle 2 sous pression contre le support 1 et le joint d'étanchéité 6. De plus, la pression exercée par l'agrafe 9 présente l'avantage d'être équitablement répartie sur toute la périphérie de la membrane 4, permettant d'obtenir une performance optimale de la pompe 101.
  • On obtient grâce cet assemblage particulier, une pompe économique à réaliser possédant des performances stables dans le temps. Enfin, une pompe munie d'une telle agrafe de fixation présente également l'avantage de pouvoir rapidement être assemblée ou désassemblée notamment pour sa maintenance.
  • Les figures 6 à 9 illustrent une pompe 200 piézoélectrique selon un second mode particulier de réalisation de l'invention dans lequel l'isolation électrique de la pompe, et notamment l'isolation de la partie hydraulique par rapport à la partie soumise à un potentiel électrique, a été améliorée.
  • Conformément à la figure 6, la pompe 200 comporte un support 201 en matériau plastique chargé de fibre de verre comportant une zone centrale circulaire définissant, avec une membrane 204 circulaire en laiton rapportée en vis-à-vis, une chambre de pompage 205.
  • Le support 201 est pris en sandwich entre un couvercle 202, comportant des bornes 223, 224 pour l'alimentation électrique d'un actionneur piézoélectrique 241 fixé sur la membrane 204, et une embase 203 permettant la circulation du fluide dans la chambre de pompage 205.
  • Les bornes d'alimentation électrique 223 et 224 sont reliées électriquement à la membrane 204 et à l'actionneur piézoélectrique 241, et sont alimentées par une tension électrique alternative provoquant une déformation périodique de l'actionneur piézoélectrique 241 et de la membrane souple 204 dans le sens de l'augmentation puis de la réduction du volume de la chambre de pompage 205.
  • Afin d'assurer l'isolation électrique entre les parties de la pompe 200 soumise à un potentiel électrique et le liquide compris dans la chambre de pompage 205, la face inférieure de la membrane 204 est recouverte d'un film isolant 204A constitué par trois films en polyester maintenus l'un sur l'autre au moyen d'un adhésif, tel que cela est décrit plus précisément dans la demande de brevet FR 08 03520 . Ce film isolant 204A présente la forme d'un disque présentant un diamètre supérieur au diamètre de la membrane 204 de sorte que le film isolant 204A comporte une partie périphérique dépassant radialement de la membrane 204 sur environ 5 mm.
  • Le branchement hydraulique de la pompe 201 est réalisé au moyen d'un conduit d'admission 231 et d'un conduit de refoulement 232 portés par l'embase 203, ces conduits d'admission 231 et de refoulement 232 débouchant respectivement en regard d'un orifice d'entrée 211 et d'un orifice de sortie 212 traversant le support 201.
  • Conformément à la figure 6, la chambre de pompage 205 est délimitée latéralement par un joint d'étanchéité 206 annulaire, semblable au joint d'étanchéité 6 décrit pour le premier mode de réalisation. Le joint d'étanchéité 206 est disposé dans une rainure circulaire 214 formée sur la face supérieure du support 201, en bordure de la chambre de pompage 205, et sur lequel vient reposer la périphérie de la membrane 204, cette dernière présentant un diamètre légèrement supérieur au diamètre du joint d'étanchéité 206.
  • Le maintien de la membrane 204 contre le joint d'étanchéité 206 est réalisé au moyen du couvercle 202, ce dernier comportant une face inférieure munie d'une nervure circulaire 221 en saillie présentant une extrémité inférieure convergente de forme arrondie dont le diamètre correspond au diamètre du joint d'étanchéité 206 de sorte que l'extrémité inférieure de la nervure circulaire 221 s'applique contre la face externe de la membrane 204, en regard du joint d'étanchéité 206.
  • Le couvercle 202 se prolonge radialement au-delà de la nervure 221 par une paroi 220 comportant successivement une seconde nervure 226 et une jupe périphérique 222 s'étendant coaxialement en direction du support 201. La seconde nervure 226 et la jupe périphérique 222 comportent chacune une extrémité inférieure annulaire sur laquelle est collée la bordure périphérique du film isolant 204A de sorte que de l'eau ne peut pas venir au contact de la partie supérieure de la membrane 204 dans le cas d'une fuite au niveau du joint 206.
  • Conformément aux figures 7 et 8, le support 201 comporte trois pattes de centrage 215, disposées à 120° les unes des autres, faisant radialement saillie vers l'extérieur, ces pattes de centrage 215 comportant une extrémité recourbée entre lesquelles vient s'engager la périphérie du couvercle 202 pour assurer le centrage du couvercle 202 sur le support 201. L'une des pattes de centrage 215 présente avantageusement une largeur plus importante et s'engage dans une rainure 222A formée à la périphérie du couvercle 202 pour permettre l'engagement du couvercle 202 sur le support 201 selon une seule orientation.
  • Comme on peut le voir sur la figure 7, le positionnement angulaire de l'embase 203 sur le support 201 est avantageusement réalisé par l'insertion des pattes de centrages 215 dans des encoches 234 adaptées présentes sur le bord périphérique de l'embase 203.
  • Un film 208 en silicone est interposé entre le support 201 et l'embase 203, le positionnement du film 208 sur l'embase 203 étant assuré au moyen des échancrures 280 formées à la périphérie du film 208, ces échancrures s'engageant autour des bossages 230.
  • Le film 208 comporte une découpe 282 en forme d'arc de cercle formant un clapet en regard de l'orifice de sortie 212 qui s'ouvre lorsque de l'eau est comprimée dans la chambre de pompage 205 et se ferme lorsque l'actionneur piézoélectrique 241 se déforme dans le sens de l'augmentation du volume de la chambre de pompage 205. Le film 208 comporte également une découpe 281 en forme d'arc de cercle en regard de l'orifice d'entrée 211 du support 201 formant un clapet qui se ferme lorsque l'eau dans la chambre de pompage est comprimée par la membrane 204 et s'ouvre lorsque l'actionneur piézoélectrique 241 se déforme dans le sens de l'augmentation du volume de la chambre de pompage 205.
  • De manière préférentielle, les découpes 281 et 282 en forme d'arc de cercle s'étendent angulairement sur moins de 180° et sont orientées dans un même sens de manière à ce qu'une importante bande de matière s'étende entre les découpes 281, 282. Une telle caractéristique permet d'obtenir une bonne stabilité du film en bordure des découpes 281, 282 en réduisant notamment le risque de déformation du clapet lors de la compression du film entre le support 201 et l'embase 203.
  • De manière semblable au premier mode de réalisation de l'invention, le support 201, le couvercle 202 et l'embase 203 sont maintenus l'un contre l'autre, sous contrainte, au moyen d'une agrafe élastique 209 présentant la forme d'une bande métallique à effet ressort s'engageant entre des nervures de guidage 225, 235 formées respectivement à la périphérie du couvercle 202 et de l'embase 203.
  • L'agrafe 209 présente la forme générale d'un U dont les extrémités recourbées vers l'intérieur forment des crochets 291 venant s'accrocher sous l'embase 203, l'agrafe 209 comportant une partie centrale 290 exerçant une pression axiale sur toute une zone centrale 202A du couvercle 202.
  • Conformément à la figure 6, la zone centrale 202A du couvercle présente une rigidité renforcée pour que la pression exercée par l'agrafe 209 ne provoque pas la flexion du couvercle 202 mais soit intégralement transmise, au travers de la nervure circulaire 221, à la périphérie de la membrane 204.
  • La pompe 201 ainsi réalisée présente l'avantage, tout comme la pompe représentée dans le premier mode réalisation, de posséder une membrane 204 dont la périphérie est soumise à une pression sensiblement constante dans le temps, l'agrafe élastique 209 maintenant constamment le couvercle 202 sous pression contre le support 201. De plus, la pompe selon un tel mode de réalisation présente l'avantage de posséder une isolation électrique conforme à la norme VDE en vigueur en Allemagne.
  • Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention tel que définie par les revendications annexes.
  • Ainsi dans une variante de réalisation de l'invention, l'agrafe élastique pourra présenter une forme différente en comportant par exemple quatre branches réparties à 90° les unes des autres.
  • Ainsi dans une variante de réalisation de l'invention, l'isolation électrique du piézoélectrique pourra être réalisée au moyen d'un transformateur d'isolement.

Claims (12)

  1. Pompe piézoélectrique (101, 200) destinée à équiper un appareil électroménager, ladite pompe piézoélectrique (101, 200) comportant une paroi mobile (4, 204) intercalée entre un premier élément de boîtier (1,201), définissant une chambre de pompage (5, 205) avec ladite paroi mobile (4, 204), et un deuxième élément de boîtier (2, 202) appliquant une pression contre la périphérie de la paroi mobile (4, 204) pour maintenir cette dernière en position, ladite paroi mobile (4, 204) comportant une face externe au contact d'un actionneur piézoélectrique (41, 241) prévu pour déplacer ladite paroi mobile (4, 204) afin de provoquer une variation périodique de volume de la chambre de pompage (5, 205) sous l'action dudit actionneur piézoélectrique (41, 241), caractérisée en ce que ledit premier élément de boîtier (1, 201) et ledit deuxième élément de boîtier (2, 202) sont maintenus sous contrainte l'un contre l'autre au moyen d'une agrafe élastique (9, 209), ladite agrafe élastique (9, 209) exerçant une pression tendant à comprimer ledit premier élément de boîtier (1, 201) sur ledit deuxième élément de boîtier (2, 202).
  2. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un joint d'étanchéité (6, 206) est interposé entre ladite paroi mobile (4, 204) et ledit premier élément de boîtier (1, 201).
  3. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit deuxième élément de boîtier (2, 202) comporte une partie en saillie (21, 221) venant s'appliquer contre la paroi mobile (4, 204), en regard dudit joint d'étanchéité (6, 206), la périphérie de ladite paroi mobile (4, 204) étant en prise en sandwich entre ledit joint d'étanchéité (6, 206) et ladite partie en saillie (21, 221).
  4. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la paroi mobile (4, 204) comporte une face inférieure recouverte d'au moins un film adhésif électriquement isolant s'étendant radialement au-delà de la paroi mobile (4, 204) et présentant un bord périphérique collé sur le deuxième élément de boitier (2, 202).
  5. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite agrafe élastique (9, 209) comporte une partie (90, 290) exerçant une pression sur le deuxième élément de boîtier (2, 202), dans la zone en regard de la chambre de pompage (5, 205).
  6. Pompe piézoélectrique (101) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ladite agrafe élastique (9) comporte au moins une extrémité munie d'une languette de préhension (91A).
  7. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite agrafe élastique (9, 209) est constituée par une bande métallique à effet ressort.
  8. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits premier et deuxième éléments de boitier (1, 201, 2, 202) comportent des formes complémentaires assurant leur positionnement relatif lors de l'assemblage de la pompe (101, 200) au moyen de l'agrafe élastique (9, 209).
  9. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un troisième élément (3, 203) recouvrant le premier élément (1, 201) à l'opposé du deuxième élément (2, 202), ledit troisième élément (3, 203) comportant un conduit d'admission (31, 231) et un conduit de refoulement (32, 232) respectivement en communication avec un orifice d'entrée (11, 211) et un orifice de sortie (12, 212) de la chambre de pompage (5, 205).
  10. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits premier et troisième éléments (1, 201, 3, 203) comportent des formes complémentaires assurant leur positionnement relatif lors de l'assemblage de la pompe piézoélectrique (101, 200) au moyen de l'agrafe élastique (9, 209).
  11. Pompe piézoélectrique (101, 200) selon la revendication 10, caractérisée en ce que ladite agrafe élastique (9, 209) prend appui sur les deuxième et troisième éléments (1, 201, 3, 203).
  12. Fer à repasser comportant des moyens d'alimentation en eau d'une buse de pulvérisation ou d'une chambre de vaporisation (103), caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation comportent une pompe piézoélectrique (101, 200) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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