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La présente invention concerne un ensemble de pompe, plus particulièrement pour fluide de revêtement, comprenant un moteur, un piston et une pompe, le piston étant agencé pour être entraîné par le moteur et ainsi entraîner la pompe par l'intermédiaire d'un système hydraulique.
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Le moteur est, par exemple, un moteur à air, la pompe est une pompe à membrane(s), par exemple avec deux membranes, et le système hydraulique correspond à un système d'entraînement avec de l'huile.
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Le moteur fonctionne avec des vitesses allant, par exemple, jusqu'à 300 cycles par minute. Cela entraîne un échauffement du système hydraulique d'une part, ce qui est susceptible de modifier la viscosité au sein du système hydraulique, ici de l'huile, et un refroidissement du moteur d'autre part, susceptible d'entraîner la formation de givre sur le moteur.
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Le document
DE 103 18 004 B décrit l'ajout d'une enveloppe pratiquement close entourant la pompe. L'air d'échappement du moteur est évacué dans l'enveloppe, pour refroidir la pompe.
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Le système est prévu avec un volet réglable pour rediriger une partie de l'air d'échappement vers l'extérieur.
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Cependant, l'air d'échappement du moteur est susceptible de varier, de sorte que cela nécessiterait un ajustement constant, en particulier avec le volet réglable.
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En outre, le volet réglable permet uniquement de diminuer la quantité d'air d'échappement reçu pour refroidir, et donc de diminuer l'effet de refroidissement.
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Il n'y a pas de système de réglage dans le cas où le refroidissement n'est pas suffisant.
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Enfin, cela n'empêche pas la formation de givre sur le moteur.
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Le but de l'invention est alors de proposer un ensemble de pompe avec un refroidissement du système hydraulique, ne variant pas selon le fonctionnement de l'ensemble de pompe, et un réchauffement du moteur.
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A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble de pompe, plus particulièrement pour fluide de revêtement, comprenant un moteur et une hydraulique, le moteur comprenant une entrée d'air, l'hydraulique comprenant au moins un système de pompage, le moteur étant apte à entraîner l'au moins un système de pompage par l'intermédiaire d'un système hydraulique, caractérisé en ce que l'ensemble de pompe comprend au moins un passage d'air agencé de sorte à permettre les échanges thermiques entre le système hydraulique et l'au moins un passage d'air, l'au moins un passage d'air étant adapté pour être alimenté en air par une source d'air, l'au moins un passage d'air étant relié fluidiquement à l'opposé de la source d'air à l'entrée d'air du moteur.
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L'air fourni par la source d'air ne varie pas en fonction de l'échappement du moteur. L'air refroidit le système hydraulique, est réchauffé par ledit système hydraulique et ensuite fournit au moteur, de sorte à réchauffer le moteur. Enfin, le refroidissement du système hydraulique et le réchauffement du moteur sont adaptés à l'utilisation de la pompe.
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Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, l'ensemble de pompe comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la source d'air est une source d'air comprimé, plus particulièrement d'air comprimé issu d'un compresseur ;
- l'ensemble de pompe est une pompe à membrane(s), le système hydraulique s'étendant ici entre un piston de l'hydraulique et la ou chaque membrane, le système hydraulique étant préférentiellement rempli d'huile ;
- l'ensemble comprend un corps de pompe, dans lequel l'au moins un passage d'air est délimité directement dans le corps de pompe ;
- le système hydraulique comprend au moins une portion de conduite, par exemple remplie d'huile, la portion de conduite s'étendant plus particulièrement entre un piston de l'hydraulique et au moins une membrane de la pompe ;
- l'au moins un passage d'air comprend une couronne respective de passage d'air s'étendant autour de la ou chacune des portions de conduite ;
- la ou chaque couronne présente une paroi interne et une paroi externe, l'air circulant entre la paroi interne et la paroi externe, la paroi interne et/ou la paroi externe étant ondulée(s) ;
- la ou chaque couronne comprend une entrée et une sortie, l'entrée et la sortie de la ou de chaque couronne étant diamétralement opposé l'une à l'autre ;
- la ou chaque couronne comprend une entrée et une sortie, l'entrée et la sortie de la ou de chaque couronne étant décalées selon une direction parallèle à l'axe central de la couronne ;
- l'ensemble comprend deux passages d'air, chaque passage d'air présentant une entrée et une sortie, l'entrée d'un premier des passages d'air étant adaptée pour être reliée fluidiquement à la source d'air, de sorte que la source d'air alimente le premier des passages d'air, la sortie du premier des passages d'air étant connectée à l'entrée du deuxième des passages d'air, la sortie du deuxième des passages d'air étant connectée à l'entrée d'air du moteur ;
- l'ensemble comprend deux passages d'air, chaque passage d'air présentant une entrée et une sortie, les entrées des deux passages d'air étant adaptées pour être reliées fluidiquement à la source d'air, de sorte que la source d'air alimente les passages d'air, les sorties des passages d'air étant connectées à l'entrée d'air du moteur.
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L'invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels :
- [Fig. 1] la figure 1 est une vue en coupe d'un ensemble de pompe, selon un exemple de mode de réalisation de l'invention,
- [Fig 2] la figure 2 est une vue en coupe selon le plan II de l'ensemble de pompe de la figure 1,
- [Fig 3] la figure 3 est une vue en coupe selon le plan III de l'ensemble de pompe de la figure 1,
- [Fig 4] la figure 4 est une représentation schématique de la circulation d'air dans un ensemble de pompe dans une première variante de l'invention, et
- [Fig 5] la figure 5 est une représentation schématique de la circulation d'air dans un ensemble de pompe dans une deuxième variante de l'invention.
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Un ensemble de pompe 10 selon un exemple de mode de réalisation de l'invention est représenté sur les figures 1 à 3, à l'exception de certains raccords qui seront détaillés par la suite en regard des figures 4 et 5.
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L'ensemble de pompe 10 est prévu pour un fluide de revêtement, par exemple de la peinture.
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L'ensemble de pompe 10 comprend un moteur 12 et une hydraulique 16.
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Le moteur 12 est, par exemple, un moteur à air, plus particulièrement à air comprimé. Le moteur 12 comprend une entrée d'air 18, représentée sur les figures 4 et 5.
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Le moteur est, par exemple, apte à fonctionner jusqu'à 300 cycles par minute.
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Le moteur 12 présente une sortie d'échappement (non représentée), la sortie d'échappement débouchant dans l'environnement extérieur, en particulier à l'écart de la pompe 16 ou du passage d'air décrit ci-après.
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Le moteur 12 est apte à entraîner le déplacement d'un piston moteur 14, compris dans le moteur 12, plus particulièrement en translation.
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Le piston 14 est agencée dans un cylindre 24, de sorte à délimiter une première chambre 26 et une deuxième chambre 28 dans le cylindre 24.
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La première chambre 26 s'étend du côté du moteur, alors que la deuxième chambre 28 s'étend du côté de la pompe 16.
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Chaque chambre 26, 28 est alternativement alimentée en air, ici en air comprimé, par le moteur 12, de sorte à déplacer de manière cyclique le piston moteur 14 en translation dans le cylindre 24, plus particulièrement entre une première position dans lequel le volume de la première chambre 26 est minimal et une deuxième position dans lequel le volume de la première chambre 26 est maximal.
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L'hydraulique 16 comprend un piston hydraulique 22.
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Le piston hydraulique 22 est relié au piston moteur 14, ici via une goupille 20.
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Cela permet de séparer le moteur 12 et l'hydraulique 16, pour la maintenance par exemple.
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Le piston hydraulique 22 est apte à se déplacer solidairement du piston moteur 14, ici en translation selon la même direction.
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Le piston hydraulique 22 s'étend depuis le piston 14 à l'opposé de la première chambre 26.
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Le piston hydraulique 22 s'étend en regard du au moins un système de pompage de la pompe, dans un corps, ici le corps de pompe, décrit ci-après.
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Le corps présente un alésage 30 prévu pour recevoir le piston hydraulique 22 à l'opposé du piston moteur 14.
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Le piston hydraulique 22 comprend ici une section centrale 32 et au moins une section latérale 34, 36 adjacente à la section centrale 32, ici deux sections latérales 34, 36 de part et d'autre de la section centrale 32.
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La section centrale 32 est, par exemple, ici réalisée en deux pièces solidaires.
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La section centrale 32 présente un diamètre extérieur strictement supérieur au diamètre extérieur de la ou chaque section latérale 34.
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Cela fait office de multiplicateur de pression.
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Le piston hydraulique 22 est ici constitué de la goupille 20, la section centrale 32 et les deux sections latérales 34, 36.
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L'hydraulique 16 présente une entrée en produit fluide 48, ici en produit de revêtement, la pompe 10 étant adaptée pour pomper ledit produit fluide.
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L'hydraulique 16 comprend au moins un système de pompage 50, ici deux systèmes de pompage.
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La pompe 10 est une pompe à membrane(s).
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Plus particulièrement, chaque système de pompage 50 comprend une membrane 52.
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Chaque système de pompage comprend un logement 56 dans lequel est agencé la membrane 52.
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Le logement 56 est séparé par la membrane 52 en un volume de produit 58 et un volume d'entraînement 60.
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Le volume de produit 58 et le volume d'entraînement 60 ne communiquent pas fluidiquement.
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Le volume de produit 58 est alimenté en produit fluide par l'entrée 48 et présente une sortie.
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Tout déplacement de la membrane 52 augmentant le volume du volume de produit 58 entraîne une aspiration du produit fluide dans le volume de produit 58 par l'intermédiaire de l'entrée 48, et tout déplacement de la membrane 52 diminuant le volume du volume de produit 58 entraîne un refoulement de produit fluide au niveau de la sortie du volume de produit 58.
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Chaque système de pompage 50 comprend en outre un élément de rappel 54, ici un ressort, rappelant la membrane 52 dans une position de repos, correspondant à la position dans laquelle le volume de produit 58 présente un volume intermédiaire.
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Un volume de réception 62 relie fluidiquement le volume d'entraînement 60 à l'alésage 30.
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Le volume de réception 62 s'étend ici perpendiculairement à la tige 22.
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L'élément de rappel 54 est agencé dans le volume de réception 62.
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En outre ici, la pompe 16 comprend un corps de pompe 61.
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Le corps de pompe 61 délimite ici le volume de réception 62.
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Lorsque le piston moteur 14 est dans la première position, la section centrale 32 s'étend en regard d'un système de pompage de la pompe, dit premier système de pompage, plus particulièrement en regard du volume de réception 62 dudit système de pompage.
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En regard du deuxième système de pompage, s'étend une section latérale 34, lorsque le piston moteur 14 est dans la première position.
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Lorsque le piston moteur 14 est dans la deuxième position, une section latérale 34 s'étend en regard du premier système de pompage.
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Lorsque le piston moteur 14 est dans la deuxième position, la section centrale 32 s'étend en regard du deuxième système de pompage.
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Le déplacement du piston moteur 14 entre la première position et la deuxième position entraîne donc une translation du piston hydraulique 22, et ainsi une variation de l'ensemble du volume fluidique communiquant avec le volume d'entraînement 60 pour chaque système de pompage.
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Le piston hydraulique 22 entraîne la pompe 10 par l'intermédiaire d'un système hydraulique.
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Le système hydraulique s'étend ici entre le piston hydraulique 22 et la ou chaque membrane 52.
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Le déplacement du piston hydraulique 22 entraîne alors un déplacement correspondant de la membrane 52.
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Ainsi, le mouvement du piston hydraulique 22 entraîne le fonctionnement de la pompe, plus particulièrement ici le déplacement alternatif de chacune des membranes.
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L'ensemble du système hydraulique est ici rempli d'huile.
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Le système hydraulique comprend ici l'alésage 30, le volume de réception 62, et le volume d'entraînement 60.
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De l'huile est, par exemple, fournie au niveau de l'alésage en autant de point(s) qu'il n'y a de système(s) de pompage. Chaque point communique fluidiquement avec un volume de réception 62 correspondant.
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Le système hydraulique comprend ici au moins une, plus particulièrement deux, portion(s) de conduite au sein de la pompe.
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Plus particulièrement, le système hydraulique comprend une portion de conduite par système de pompage.
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La ou chaque portion de conduite s'étend plus particulièrement entre la tige 22 du piston 14 et la ou une des membranes 52 de la pompe 16.
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Chaque portion de conduite comprend ici le volume de réception 62 du système de pompage correspondant.
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L'ensemble de pompe 10 comprend au moins un, ici deux, passage(s) d'air 64, 66 agencé(s) de sorte à permettre les échanges thermiques entre le système hydraulique et l'au moins un passage 64, 66.
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A titre d'exemple, le passage d'air est délimité dans le corps, ici le corps de pompe 61, délimitant en outre partiellement le système hydraulique, ici la portion de conduite.
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Alternativement, l'au moins un passage d'air est réalisé dans une pièce entourant le corps de pompe, ladite pièce s'étendant contre le corps de pompe.
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Le corps de pompe est, par exemple, réalisé en métal, plus particulièrement en aluminium.
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Le cas échéant, la pièce délimitant l'au moins un passage d'air est, par exemple, également réalisé en métal, plus particulièrement en aluminium.
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L'au moins un passage d'air 64, 66 est adapté pour être alimenté en air par une source d'air 68.
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La source d'air 68 est ici une source d'air comprimé, plus particulièrement d'air comprimé issu d'un compresseur.
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Cela permet de contrôler l'air fourni au passage d'air.
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Le compresseur est, par exemple, adapté pour comprimer de l'air ambiant.
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L'au moins un passage d'air 64, 66 est relié fluidiquement, à l'opposé de la source d'air 68, à l'entrée d'air du moteur.
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L'au moins un passage d'air 64, 66 est délimité directement dans le corps de pompe.
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Le ou chaque passage d'air 64, 66 comprend une couronne 70, 72 respective de passage d'air s'étendant autour de la ou d'une des portions de conduite respective, plus particulièrement autour du volume de réception 62 correspondant, plus particulièrement sur toute une circonférence.
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La ou chaque couronne 70, 72 s'étend autour d'un axe central X, X'.
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La distance radiale entre la ou chaque couronne 70, 72 et la portion de conduite, ici le volume de réception 62, est strictement supérieure à 0,1 mm.
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La distance radiale est choisie de sorte à résister à la pression exercée par l'huile, par exemple à la pression maximale d'huile au sein de l'hydraulique 16, par exemple ici à 240 bar d'huile.
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La distance radiale est choisie de sorte à permettre les échanges thermiques entre la ou chaque couronne 70, 72 et la portion de conduite.
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Plus particulièrement, la face interne de la couronne refroidit en direction de la portion de conduite, et la face externe refroidit également l'ensemble, en particulier la partie basse de la pompe.
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La ou chaque couronne 70, 72 présente une symétrie par translation le long de l'axe central X, X'.
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La ou chaque couronne 70, 72 présente une paroi interne 74 et une paroi externe 76, l'air circulant entre la paroi interne et la paroi externe.
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L'épaisseur de chaque couronne, c'est-à-dire la distance entre la paroi interne 74 et la paroi externe 76, est choisie pour éviter les pertes de charge, en particulier par rapport aux entrées 78, 80 décrites ci-après.
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La paroi interne et la paroi externe sont, par exemple, ici ondulées.
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Ici, la paroi interne et la paroi externe sont ondulées avec des cannelures parallèles à l'axe central X, X'.
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Alternativement, la paroi interne et la paroi externe sont ondulées avec des cannelures perpendiculaires à l'axe central X, X'.
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Les cannelures sont, par exemple, des filetages.
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Ainsi, la ou chaque couronne 70, 72 délimite un espace annulaire ondulé.
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Cela permet d'augmenter la surface de contact, et ainsi favoriser les échanges de chaleur entre l'air dans le passage d'air et le fluide hydraulique dans la conduite respective, et ainsi le système hydraulique.
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Cela entraîne également l'apparition de turbulences qui favorisent également les échanges de chaleur.
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Alternativement, seule la paroi interne ou la paroi externe est ondulée.
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Alternativement, la paroi interne et la paroi externe ne sont pas ondulées, la ou chaque couronne 70, 72 délimitant un espace annulaire classique.
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La paroi interne et la paroi externe sont, alors, par exemple, pourvues d'ailettes. Les ailettes favorisent les échanges thermiques.
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La ou chaque couronne 70, 72 présente une entrée 78, 80 et une sortie 82, 84.
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Pour chaque couronne 70, 72, l'entrée 78, 80 et la sortie 82, 84 sont, par exemple, diamétralement opposé l'une à l'autre par rapport à l'axe central.
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Alternativement, l'entrée 78, 80 et la sortie 82, 84 forment, par exemple, un angle compris entre 90° et 180°.
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Cela permet ainsi que des échanges thermiques aient lieu sur toute la circonférence de la couronne.
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Alternativement, l'entrée 78, 80 et la sortie 82, 84 ne sont pas décalées circonférentiellement.
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Pour chaque couronne 70, 72, l'entrée 78, 80 et la sortie 82, 84 sont, par exemple, décalées selon une direction parallèle à l'axe central X, X' de la couronne, par exemple d'au moins les deux tiers de la dimension de ladite couronne selon ladite direction.
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Sur les figures 1 à 3, chaque entrée 78, 80 est ici agencée dans l'un des plans II, III, alors que la sortie correspondante 82, 84 est agencée dans l'autre des plans III, II.
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Cela permet ainsi que des échanges thermiques aient lieu sur une majorité de la couronne parallèlement à l'axe central.
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En outre, cela permet l'apparition d'un tourbillon d'air dans chaque couronne 70, 72, autour du volume de réception 62, ce qui favorise les échanges entre le volume de réception 62 et la couronne.
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Les entrées 78, 80 des couronnes 70, 72 sont, par exemple, agencées sur un même plan perpendiculaire à l'axe central de chaque couronne.
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Les sorties 80, 82 des couronnes 70, 72 sont, par exemple, agencées sur un même plan perpendiculaire à l'axe central de chaque couronne.
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Pour faciliter la compréhension des raccords décrits en regard des figures 4 et 5, la caractéristique selon laquelle l'entrée 78, 80 et la sortie 82, 84 sont décalées selon une direction parallèle à l'axe central X, X' de la couronne n'est pas représentée, l'ensemble des entrées et des sorties étant ici représenté schématiquement.
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Dans une première variante, représentée sur la figure 4, l'entrée 78 d'un premier des passages d'air est adaptée pour être connectée à la source d'air 68, de sorte que la source d'air 68 alimente le premier des passages d'air.
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La sortie 82 du premier des passages d'air est reliée fluidiquement à l'entrée 80 du deuxième des passages d'air.
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La sortie 84 du deuxième des passages d'air est reliée fluidiquement à l'entrée d'air 18 du moteur.
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Dans une deuxième variante, représentée sur la figure 5, les entrées 78, 80 des deux passages d'air sont adaptées pour être connectées à la source d'air 68, de sorte que la source d'air 68 alimente les passages d'air en parallèle.
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La source d'air 68 est, par exemple, raccordée aux entrées 78, 80 par l'intermédiaire d'un raccord en T.
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Les sorties 82, 84 des passages d'air sont connectées à l'entrée d'air 18 du moteur, par exemple par l'intermédiaire d'un raccord en T.
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Un procédé d'utilisation de l'ensemble de pompe va maintenant être décrit de manière générale.
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Le moteur est activé, de telle sorte que la pompe pompe le produit de revêtement. Cela entraîne un réchauffement du système hydraulique, ici de l'huile.
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L'au moins un passage d'air est alimenté en air par la source d'air, ici en air comprimé.
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Des échanges thermiques sont réalisés entre l'air dans l'au moins un passage d'air et le système hydraulique.
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Ainsi, le système hydraulique est refroidi, alors que la température d'aire augmente. Puis, le moteur est alors alimenté par l'air issu de l'au moins un passage d'air.
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L'air alimentant le moteur a été réchauffé, de sorte qu'il permet de réchauffer le moteur et évite ainsi l'apparition de givre.
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La pression d'alimentation en air du moteur est proportionnelle à, ici égale à, la pression d'alimentation en air dans les passages d'air.
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Le procédé d'utilisation pour l'ensemble de pompe selon la première variante va maintenant être décrit plus en détail.
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Le moteur est activé, de telle sorte que la pompe pompe le produit de revêtement. Cela entraîne un réchauffement du système hydraulique, ici de l'huile.
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L'entrée 78 est alimentée avec de l'air, ici de l'air comprimé, par la source d'air 68. L'air circule dans le premier des passages d'air, ici plus particulièrement dans la couronne, jusqu'à la sortie 82.
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Par échange thermique entre le premier des passages d'air et le système hydraulique, ici la portion de conduite correspondante, plus particulièrement le volume de réception 62, la température d'air augmente, alors que le système hydraulique est refroidi, plus particulièrement au niveau du système de pompage correspondant.
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L'air est alors fourni au deuxième des passages d'air, par l'entrée 80.
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L'air circule dans le deuxième des passages d'air, ici plus particulièrement dans la couronne, jusqu'à la sortie 84.
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Par échange thermique entre le deuxième des passages d'air et le système hydraulique, ici la portion de conduite correspondante, plus particulièrement le volume de réception 62, la température d'air augmente de nouveau, alors que le système hydraulique est refroidi, plus particulièrement au niveau du système de pompage correspondant.
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Ainsi, le système hydraulique est refroidi pour chaque système de pompage.
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Enfin, le moteur est alors alimenté par l'air issu du deuxième passage d'air.
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L'air alimentant le moteur a été réchauffé successivement, de sorte qu'il permet de réchauffer le moteur et évite ainsi l'apparition de givre.
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Le procédé d'utilisation pour l'ensemble de pompe selon la deuxième variante va maintenant être décrit plus en détail.
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Le moteur est activé, de telle sorte que la pompe pompe le produit de revêtement. Cela entraîne un réchauffement du système hydraulique, ici de l'huile.
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Les entrées 78, 80 sont alimentées avec de l'air, ici de l'air comprimé, par la source d'air 68. L'air circule, en parallèle, dans chacun des passages d'air, ici plus particulièrement dans chaque couronne, jusqu'à la sortie correspondante 82, 84.
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Par échange thermique entre le passage d'air correspondant et le système hydraulique, la température d'air augmente, alors que le système hydraulique est refroidi.
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Ainsi, le système hydraulique est refroidi, en parallèle, pour chaque système de pompage.
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Le moteur est alimenté par l'air issu des passages d'air.
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L'air alimentant le moteur a été réchauffé soit par le premier passage, soit par le deuxième passage, de sorte qu'il permet de réchauffer le moteur et évite ainsi l'apparition de givre.
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Ainsi, l'ensemble de pompe selon l'invention permet, à la fois, un refroidissement du système hydraulique et un réchauffement du moteur.
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En outre, dans l'invention, le refroidissement dépend de la pression d'alimentation du moteur, qui est directement lié à l'échauffement de l'huile dans le système hydraulique. Ainsi, le refroidissement est adapté à l'échauffement éventuel de l'huile.
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Par exemple, si la pompe est alimentée avec une faible pression d'air, par exemple un bar, et fonctionne à un débit faible, par exemple 20 cycles par minute, l'huile ne chaufferait pas beaucoup, car la compression de l'huile est faible et espacée dans le temps. Cependant, cela signifie également que les passages d'air sont alimentés avec une faible pression d'air. Ainsi, le refroidissement sera moindre.
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En revanche, si la pompe est alimentée avec une forte pression d'air, par exemple cinq bars, et fonctionne à un débit important, par exemple 150 cycles par minute, alors l'huile est plus sollicitée en compression et de manière moins espacée dans le temps. L'huile chaufferait donc alors plus vite et monterait plus haut en température. Cependant, les passages d'air étant également alimentés avec une forte pression d'air, le refroidissement sera plus important, les échanges thermiques étant plus importants à pression et vitesse élevées.
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Ainsi, dans la pompe selon l'invention, le refroidissement est adapté à l'utilisation de la pompe.
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Similairement, à faible pression d'air et faible débit, le moteur présente, de base, moins de risque de givrer qu'à forte pression d'air et fort débit. Or, dans l'invention, puisque les échanges thermiques sont plus importants à forte pression d'air et fort débit, l'air injecté dans le moteur au niveau de l'entrée d'air 18 sera plus chaud à forte pression d'air et fort débit, et participera davantage à réchauffer le moteur, pour éviter le givrage du moteur à forte pression d'air et fort débit.
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Ainsi, le refroidissement du système hydraulique et le réchauffement du moteur sont adaptés à l'utilisation de la pompe.