FR2493926A1

FR2493926A1 - Metering pumps with composite piston glands and adjustable valves - to suit various chemical or hydraulic fluids

Info

Publication number: FR2493926A1
Application number: FR8023984A
Authority: FR
Inventors: Henri Daniel Barre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-11-10
Filing date: 1980-11-10
Publication date: 1982-05-14
Also published as: FR2493926B1

Abstract

The inlet or outlet valves of a piston operated metering pump incorporate a radiused slug moving in a cylindrical chamber having a conic seat to seal the head and an adjustable collar to restrict the amt. of axial travel of the slug. Through flow is via channels in an annular rib which locates the slug in the chamber. Also claimed are composite collars for sealing the ram of the pump. Specifically, the collars comprise alternate annular pieces of an elastic material (23) and of a solvent resistant plastic material, specifically PTFE. The pump characteristics are readily modified to suit chemical liquids of differing viscosity, etc.

Description

Perfectionnements à l'équipement des orifices de la
chambre d'une pompe a piston
L'invention concerne les pompes à piston plongeur et plus particulièrement les trois orifices traditionnels de la chambre d'une telle pompe, à savoir l'orifice d'aspiration, l'orifice de refoulement et le passage du piston vers l'extérieur de la chambre. Il doit être noté que le mot "pompe" doit être pris dans son sens le plus large, englobant les pompes doseuses, y compris les micro-doseurs, ainsi que tout auto-dispositif hydraulique où le mouvement rectiligne alternatif d'un piston dans une chambre détermine la circulation du fluide considéré dans un circuit incluant ladite chambre.Improvements to the equipment of the orifices of the
piston pump chamber
The invention relates to plunger pumps and more particularly to the three traditional orifices of the chamber of such a pump, namely the suction orifice, the discharge orifice and the passage of the piston towards the outside of the bedroom. It should be noted that the word "pump" must be taken in its broadest sense, including metering pumps, including micro-metering, as well as any hydraulic self-device where the reciprocating rectilinear movement of a piston in a chamber determines the circulation of the fluid considered in a circuit including said chamber.

Parmi les difficultés que l'on rencontre dans la construction d'un tel dispositif hydraulique et qui sont résolues, jusqu'à maintenant, de façon peu satisfaisante ou particulièrement onéreuse, il faut citer la structure des clapets d'aspiration et dq refoulement et la réalisation de l'étanchéité du passage du piston vers l'extérieur de la chambre, c'est-à-dire, en fait, l'équipement des trois orifices de ladite chambre. Among the difficulties encountered in the construction of such a hydraulic device and which have been resolved, until now, in an unsatisfactory or particularly expensive manner, mention should be made of the structure of the suction and discharge valves and the sealing the passage of the piston towards the outside of the chamber, that is to say, in fact, equipping the three orifices of said chamber.

En effet, les pompes à piston plongeur et notamment les pompes doseuses ont des applications extrêmement nombreuses dans l'industrie pharmaceutique, les industries alimentaires, le traitement des eaux, la pétrochimie, etc. et le problème à résoudre est chaque fois différent quant à la limitation des débits et à l'agressivité du fluide. Ceci conduit les fabricants à prévoir un grand nombre de modèles de clapet présentant des "passages" différents, ce qui, bien entendu, en augmente le coût de revient. Encore faudra-t-il disposer d'un certain nombre d'entre eux au montage car, pour un même usage, le débit optimal yarie avec la hauteur d'aspiration, la hauteur totale et le coëfficient de viscosité du fluide. In fact, plunger pumps and in particular metering pumps have extremely numerous applications in the pharmaceutical industry, the food industries, water treatment, petrochemistry, etc. and the problem to be solved is each time different as regards the limitation of the flow rates and the aggressiveness of the fluid. This leads manufacturers to provide a large number of valve models having different "passages", which, of course, increases the cost. It will still be necessary to have a certain number of them during assembly because, for the same use, the optimal flow rate exists with the suction height, the total height and the coefficient of viscosity of the fluid.

Selon l'invention l'orifice d'aspiration et/ou l'orifice de refoulement de la chambre d'une pompe à piston est un clapet du type dit à mobile, coulissant dans une cage, pouvant coopérer avec un siège et dont la course a une amplitude maximale limitée par une bague réglable en position. According to the invention the suction orifice and / or the discharge orifice of the chamber of a piston pump is a valve of the so-called movable type, sliding in a cage, capable of cooperating with a seat and the stroke of which has a maximum amplitude limited by a ring adjustable in position.

Par ailleurs, le joint assurant l'étanchéité du passage du piston vers l'extérieur, est constitué par l'empilage d'une pluralité de rondelles ayant un diamètre intérieur inférieur à celui du piston qui les traverse, lesdites rondelles étant alternativement en élastomère et en matière plastique dérivée du tétrafluoroéthylène, tandis que l'empilage est comprimé entre la paroi frontale de la chambre et le fond d'une cuvette ménagée dans une pièce de guidage du piston, et que le bord de l'orifice de la chambre est légèrement évasé vers l'extérieur afin de ne pas écraser la lèvre formée par l'enfilage à force des rondelles sur le piston. Furthermore, the seal ensuring the tightness of the passage of the piston towards the outside, is constituted by the stacking of a plurality of washers having an internal diameter smaller than that of the piston which passes through them, said washers being alternately made of elastomer and plastic derived from tetrafluoroethylene, while the stack is compressed between the front wall of the chamber and the bottom of a bowl provided in a piston guide part, and the edge of the orifice of the chamber is slightly flared outwards so as not to crush the lip formed by threading the washers by force on the piston.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparatront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention, description qui se réfère au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une coupe longitudinale d'un clapet selon l'invention, la coupe épargnant le mobile,
- la figure 2 est une vue en perspective du mobile de la figure 1,
- la figure 3 montre la structure et la mise en place du joint d'étanchéité du passage du piston vers l'extérieur de la chambre,
- la figure 4 représente le même joint, mise en place terminée.The invention will be better understood and other characteristics will appear on reading the description of an embodiment of the invention, description which refers to the accompanying drawing in which
FIG. 1 is a longitudinal section of a valve according to the invention, the section sparing the mobile,
FIG. 2 is a perspective view of the mobile of FIG. 1,
FIG. 3 shows the structure and the positioning of the seal for the passage of the piston towards the outside of the chamber,
- Figure 4 shows the same seal, installation completed.

Un clapet (figure 1) à mobile (figure 2) est destiné à équiper l'orifice d'admission et/ou l'orifice de refoulement d'une pompe à piston et notamment d'une pompe doseuse. A movable valve (FIG. 1) (FIG. 2) is intended to equip the inlet orifice and / or the discharge orifice with a piston pump and in particular with a metering pump.

Dans l'exemple représenté, le clapet 10 est à passage direct, c'est-à-dire que son corps 11 présente une entrée 15 et une sortie 16 coaxiales, disposées de part et d'autre de la cage 13 ménagée dans le corps et dans laquelle coulisse, à frottement doux, le mobile 12. A l'une des extrémités de sa course, le mobile 12 vient coopérer avec un siège 17 pour obturer le passage du fluide. Ici le siège 17 a une portée conique dont l'angle au sommet est voisin de 1400, mais cet angle peut varier, sans inonvénient, d'environ 200 en plus ou en moins, et la partie du mobile 12 qui vient s'appliquer sur ledit siège est un embout 18 de révolution qui assure alors un contact limité à une ligne circulaire, rendant inutile tout "rodage".Al'autre extrémité de sa course, le mobile 12 vient buter contre une bague 14. In the example shown, the valve 10 is a direct passage, that is to say that its body 11 has an inlet 15 and an outlet 16 coaxial, arranged on either side of the cage 13 formed in the body and in which slides, with gentle friction, the mobile 12. At one of the ends of its travel, the mobile 12 cooperates with a seat 17 to close the passage of the fluid. Here the seat 17 has a conical seat whose apex angle is close to 1400, but this angle can vary, without drawback, by about 200 more or less, and the part of the mobile 12 which is applied on said seat is a nozzle 18 of revolution which then ensures contact limited to a circular line, making unnecessary any "running in". At the other end of its travel, the mobile 12 abuts against a ring 14.

La surface latérale du mobile 12 comporte des rainures longitudinales 20 (voir notamment la figure 2) qui constituent le passage du fluide entre l'entrée 15 et la sortie 16 du corps du clapet. I1 est clair que pour des conditions données de hauteur d'aspiration (ou de refoulement), de viscosité, de cadence du piston, le débit maximal possi ble est fonction de la somme des sections des rainures 20 aussi grande soit l'ouverture entre le siège 17 et l'embout 18. Cependant, en limitant la course du mobile, on limite le passage entre le siège et l'embout et ce passage peut être inférieur à celui déterminé par les rainures. I1 est donc possible de régler le débit maximal à une valeur optimale, pour l'application envisagée, en déplaçant la bague 14 suivant l'axe du clapet.Dans l'exemple représenté ce déplacement est obtenu par vissage ou dévissage, la bague 14 comportant un filetage extérieur en prise avec un filetage intérieur de la sortie 16 du corps 11. The lateral surface of the mobile 12 has longitudinal grooves 20 (see in particular FIG. 2) which constitute the passage of the fluid between the inlet 15 and the outlet 16 of the valve body. It is clear that for given conditions of suction height (or delivery), viscosity, piston cadence, the maximum possible flow rate is a function of the sum of the sections of the grooves 20, however large the opening between the seat 17 and the end piece 18. However, by limiting the travel of the mobile, the passage between the seat and the end piece is limited and this passage may be less than that determined by the grooves. It is therefore possible to adjust the maximum flow rate to an optimal value, for the application envisaged, by moving the ring 14 along the axis of the valve. In the example shown, this movement is obtained by screwing or unscrewing, the ring 14 comprising an external thread engaged with an internal thread of the outlet 16 of the body 11.

Les figures 3 et 4 montrent les moyens d'étanchéité préférés pour le passage du piston 21 vers l'extérieur de la chambre 25. Cette étanchéité est réalisée par un joint 31 comprimé entre la face frontale 24 de la chambre 25 et une pièce 27 extérieure formant l'un des fonds de la chambre, et traversée par le piston 21 dans un alésage 29. Figures 3 and 4 show the preferred sealing means for the passage of the piston 21 to the outside of the chamber 25. This sealing is achieved by a seal 31 compressed between the front face 24 of the chamber 25 and an outer part 27 forming one of the bottoms of the chamber, and traversed by the piston 21 in a bore 29.

Afin d'assurer un meilleur guidage, la pièce 27 comporte une cuvette 26, coaxiale à l'alésage 29, dans laquelle s'emboite une saillie conjuguée de la face frontale 24 de la chambre. Les moyens de fixation et de serrage de la pièce 27 sur le bloc de la chambre ne sont pas représentés. Le joint 31 est constitué par l'empilage d'une pluralité de rondelles, ici quatre, ayant un diamètre intérieur inférieur à celui du piston et enfilées à force sur ce dernier de manière à provoquer sur chacune d'elles un renflement central ou lèvre. I1 est clair que la pression exercée par le fluide à travers le jeu existant entre la paroi de la chambre et le piston, tend à rabattre la lèvre et par conséquent à augmenter le serrage du joint autour du piston, ce qui assure une étanchéité parfaite. Après compression dans le fond de la cuvette 26, la lèvre n'est pas écrasée par la face frontale 24 de la chambre grace à un évasement 28 du bord de l'orifice. Avantageusement, pour que la compression reste la même en chaque point du joint 31, le fond de la cuvette 26 porte autour de son alésage 29 une saillie tronconique 30 conjuguée de l'évasement 28.In order to ensure better guidance, the part 27 comprises a cup 26, coaxial with the bore 29, into which fits a conjugate projection of the front face 24 of the chamber. The means for fixing and clamping the part 27 on the block of the chamber are not shown. The seal 31 is constituted by the stacking of a plurality of washers, here four, having an internal diameter smaller than that of the piston and force-fitted on the latter so as to cause on each of them a central bulge or lip. It is clear that the pressure exerted by the fluid through the clearance existing between the wall of the chamber and the piston, tends to fold the lip and consequently to increase the tightening of the seal around the piston, which ensures perfect sealing. After compression in the bottom of the bowl 26, the lip is not crushed by the front face 24 of the chamber thanks to a flaring 28 of the edge of the orifice. Advantageously, so that the compression remains the same at each point of the joint 31, the bottom of the bowl 26 carries around its bore 29 a frustoconical projection 30 combined with the flare 28.

Pour que le joint 31 puisse être utilisé dans les diverses applications des pompes doseuses, il faut qu'il résiste aux produits agressifs, mais il faut aussi qu'il conserve une bonne élasticité. Ces deux conditions sont souvent incompatibles car les matières résistant aux agents chimiques ont généralement une faible élasticité. C'est pourquoi, selon l'invention, le joint est formé par la juxtaposition de plu sieurs rondelles et, qu'en outre, ces dernières sont alternativement en élastomère 23 et en matière synthétique 22 à grande inertie chimique, par exemple en une matière dérivée du tétrafluoroéthylène telle que celles connues sous le nom commercial de "téflon". Bien entendu, la rondelle la plus proche de la chambre est une rondelle 22 inerte puisque c'est la première rencontrée par les infiltrations du fluide. So that the seal 31 can be used in the various applications of metering pumps, it must resist aggressive products, but it must also maintain good elasticity. These two conditions are often incompatible since materials resistant to chemical agents generally have a low elasticity. This is why, according to the invention, the seal is formed by the juxtaposition of several washers and, moreover, these latter are alternately made of elastomer 23 and of synthetic material 22 with high chemical inertness, for example of a material derived from tetrafluoroethylene such as those known under the trade name "teflon". Of course, the washer closest to the chamber is an inert washer 22 since it is the first encountered by fluid infiltration.

Claims

1) Pump chamber with plunger piston and in particular of metering pump comprising a suction orifice, a discharge orifice each provided with a valve and a bore for the passage of the piston towards the outside provided with a seal , characterized in that the valve (10) of the suction orifice and / or the discharge orifice is a valve of the so-called movable type (12), sliding in a cage (13), capable of cooperating with a seat (17) and whose stroke has a maximum amplitude limited by a ring (14) adjustable in position.

2) Pump chamber according to claim 1, characterized in that the seat (17) of the mobile (12) is a conical seat with an angle at the top between 120 and 1600 and preferably close to 1400, while the part of the mobile (12) facing said seat and intended to cooperate with the latter is a tip of revolution (18) so that its range on the seat (17) is limited to a circular line.

3) Pump chamber according to one of claims 1 and 2 and whose valve (10) is direct passage, that is to say whose body (11) has an inlet (15) and an outlet (16) ccaxial arranged on either side of the cage (13) of the mobile (12), characterized in that the adjusting ring (14) is provided with an external thread engaged with an internal thread of the outlet (16) of the body (11) so that it can be adjusted in position by screwing or unscrewing.

4) Pump chamber according to claim 3, characterized in that the mobile (12) of the valve (10) is constituted by a core (19) mounted freely with gentle friction in the cage (13), bearing opposite the seat ( 17) a bearing end piece (18) and having on its lateral surface a plurality of longitudinal grooves (20) ensuring the passage of the fluid when the mobile (12) is spaced from the seat (17).

5) Pump chamber with plunger piston and in particular of metering pump comprising a suction orifice, a discharge orifice each provided with a valve and a bore for the passage of the piston towards the outside provided with a seal , characterized in that the seal (31) sealing the passage of the piston (21) to the outside consists of the stacking of a plurality of washers (22 and 23) having an inner diameter smaller than that of the piston (21) passing through them, said washers being alternately made of elastomer and of plastic resistant to chemical agents, in particular of plastic derived from tetrafluoroethylene, while the stack is compressed between the front wall (24) of the chamber (25 ) and the bottom of a bowl (26) formed in a part (27) for guiding the piston (21), and that the edge (28) of the orifice of the chamber is slightly flared outwards so as not to not crush the lip formed by threading the washers on the piston (21).

6) Pump chamber according to claim 5, characterized in that the bore (29) of the bottom of the bowl (26) of the guide piece (27) of the piston (21) is surrounded by a frustoconical projection (30 ), combined with the widening of the edge (28) of the orifice of the chamber, in order to obtain the same compression on the lip as on the flat part of the seal (31).