FR2510204A1 - Pompe a entrainement magnetique, notamment pour carburants - Google Patents

Abstract

POMPE A ROTOR A ENGRENAGE, ACCOUPLE A UN MOTEUR D'ENTRAINEMENT, POUR LA MANIPULATION DE FLUIDES. LA POMPE COMPREND UN CORPS10 DONT LA CHAMBRE20 RENFERME LE MOTEUR40 ET L'ENSEMBLE90 DE LA POMPE SEPARE DU MOTEUR PAR UN DIAPHRAGME ETANCHE; L'ARBRE48 DU MOTEUR EST ACCOUPLE MAGNETIQUEMENT AVEC L'ARBRE78 DE LA POMPE GRACE A DEUX GROUPES D'AIMANTS PERMANENTS66, 76 SUPPORTES, L'UN66 PAR L'ARBRE MOTEUR, L'AUTRE76 PAR L'ARBRE78 DE LA POMPE, ET SEPARES PAR LE DIAPHRAGME, DE MANIERE A MENAGER UN ENTREFER MINIMAL ENTRE L'ARBRE MOTEUR ET LE DIAPHRAGME, ET UN ENTREFER MINIMAL ENTRE L'ARBRE DE LA POMPE ET CE MEME DIAPHRAGME; POUR REDUIRE LE JEU AXIAL, UNE PLAQUE89 FORMANT ORGANE D'ADMISSION EST SOLLICITEE CONTRE L'ENSEMBLE DE LA POMPE90 ET DE LA PLAQUE DE REACTION86 DE CELLE-CI. APPLICATION: MANIPULATION DES FLUIDES DE TOUTES VISCOSITES.

Description

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L'invention a trait en général à des dispositifs pour la

manipulation de fluides et plus particulièrement à des sys-

tèmes d'entraînement magnétique de pompes commandées ou en-

traînées, du type à déplacement positif, pour la manipulation de fluides. Il existe plusieurs types connus de pompes qui comportent

un moteur électrique et un rotor de pompe entraîné par ce mo-

teur par l'intermédiaire d'un accouplement composé de deux

groupes d'aimants permanents, afin d'empêcher la contamina-

tion du fluide au cours de sa manipulation Un premier grou-

pe d'aimants permanents tourne solidairement avec l'arbre du moteur, tandis que l'autre groupe d'aimants est monté sur le rotor de pompe et tourne solidairement avec celui-ci Dans

les pompes de ce type, l'intérieur de la pompe est isolé her-

métiquement par rapport à l'environnement grace à un dia-

phragme en matériau non-magnétique disposé entre les deux groupes d'aimants Le rotor est généralement accouplé à un

dispositif de pompage.

Dans le brevet USA n 2 970 548 délivré le 7 Février 1961

à S G Berner on a décrit une pompe centrifuge entraînée ma-

gnétiquement Le rotor de pompe est accouplé à un moteur élec-

trique par deux aimants montés concentriquement, l'un sur l'arbre du moteur et l'autre sur le rotor de pompe D'autres exemples de pompes centrifuges à entraînement magnétique par aimants concentriques font l'objet des brevets USA nos 3 205 3 205 827 délivré le 14 Septembre 1954 à F N Zimmerman et 3 238 883 délivré le 8 Mars 1966 à Thomas B Martin L'un des

inconvénients qui caractérisent les aimants montés concentri-

quement est que la paroi du diaphragme doit être réalisée en soudant une pièce de tole repliée sur elle-meme Toutefois, lorsqu'on soude ensemble les deux bords minces de la pièce en tole, il est difficile de fabriquer la paroi cylindrique avec des formes et dimensions suffisamment précises pour que cette

paroi soit en tous points au ras de l'interface à proximité-

du stator Etant donné ces conditions particulières, l'entre-

fer obtenu entre les aimants montés concentriquement doit être sensiblement plus grand que celui d'aimants comparables

mais montés axialement En raison de l'accroissement de l'en-

trefer de ces aimants à montage concentrique, on constate une -2augmentation indésirable de la perte de flux magnétique à

travers cet entrefer, et par conséquent une diminution cor-

respondante du rendement, tandis qu'il faut également des composants de plus grand diamètre pour assurer le transfert de couples plus élevés. Lebrevet USA no 2 996 994 délivré le 22 Aout 1961 à G W. Wright décrit une pompe immergée, entraînée par moteur et E. conçue en vue d'assurer le pompage de combustibles liquides;

cette pompe utilise des aimants à-entrefer axial et son en-

trainement s'effectue par un moteur étanche qui entraîne par

l'intermédiaire d'un accouplement magnétique un rotor centri-

fuge Le flux magnétique d'entraînement traverse une paroi non-percée de la carcasse du moteur La pompe à moteur peut s-'adapter à une gamme étendue de réservoirs à carburant Les

organes de commande et commandés de l'accouplement magnéti-

que se trouvent de part et d'autre de la paroi non-perforée qui sert de diaphragme rigide entre les deux aimants Ainsi, les organes d'entraînement et entraînés sont séparés par un

entrefer axial Un autre exemple de moteur magnétique à en-

trefer axial avec pompe centrifuge est décrit dans le brevet

USA N O 3 223 043 délivré le 14 Décembre 1965 à Harris Shapiro.

Les pompes centrifuges présentent plusieurs inconvénients.

En premier lieu, elles sont essentiellement des dispositifs

fonctionnant à grande vitesse et sont plus efficaces lors-

qu'il s'agit de manipuler des débits importants sous faible hauteur croissantes de pression Les pompes centrifuges ont de bas rendements sous faibles débits et fortes montées en pression En second lieu, l'élévation de pression produite par une pompe centrifuge est directement proportionnelle au

carré de la-vitesse Ainsi, des pompes centrifuges ne produi-

sent pas de fortes élévations de pression à faible vitesse.

En troisième lieu, les pompes centrifuges ont tendance à en-

gendrer une cavitation et de perdre leur amorçage Lorsque

l'une quelconque de ces conditions se présente, la pompe cen-

trifuge cesse de pomper, ce qui peut engendrer de la chaleur,

du bruit, des vibrations et une panne prématurée de-la pompe.

Un autre perfectionnement apporté aux pompes comportant un entraînement par moteur avec entrefer magnétique axial fait l'objet du brevet USA N O 3 470 824 délivré le 7 Octobre 1969 -.3 -

à Elton J O'Connor, dans lequel on a décrit une pompe à en-

trainement magnétique o un moteur électrique d'entraînement est isolé de la chambre de pompage et transmet par des forces éelectromagnétiques un couple de rotation à un impulseur de pompe logé dans la chambre de pompage La pompe comporte des ailettes glissantes ou guidées dans un carter fixe, de telle sorte que le liquide est déplacé directement sans qu'il soit

nécessaire de lui appliquer une force centrifuge.

L'un des inconvénients majeurs des pompes rotatives à dé-

placement positif est que leur rendement dépend des jeux d'usinage des organes tournants Naturellement, le jeu réel

est fonction de l'usinage et de l'assemblage En outre, lors-

qu'il s'agit de manipuler des liquides à très faible viscosi-

té, il faut recourir à des tolérances très serrées afin de réduire le glissement du au liquide s'échappant à travers les jeux de la pompe Le degré de glissement dépend de plusieurs facteurs En général, plus le jeu est important, plus le

glissement s'accentue Ainsi, les pompes à ailettes glissan-

tes ou guidées ne trouvent guère d'applications dans le pom-

page de liquides à faible viscosité, étant donné que les ai-

lettes glissantes ont tendance à subir une usure excessive à leur extrémité, ce qui exige leur remplacement fréquent De plus, de telles pompes rotatives à déplacement positif et à ailettes glissantes sont complexes, sujettes à de fortes

pertes par frottement; enfin, elles sont coûteuses et n'as-

surent pas une coupure rapide du débit en cas de surpression

du fluide en cours de manipulation.

Par conséquent, aucune des pompes mentionnées ci-dessus,

qu'elles soient centrifuges ou à ailettes glissantes, et lors-

qu'elles sont utilisées avec un accouplement magnétique d'en-

trainement disposé entre la pompe et le moteur électrique, ne convient vraiment pour manipuler des carburants Par ailleurs aucune parmi les pompes précitées est de fabrication simple

et économique, ou assure une protection fiable en cas de sur-

pression afin de limiter la pression de refoulement au fluide traité Enfin, aucune des pompes citées plus haut ne convient pour manipuler une grande variété de fluides, y compris les carburants, ne peut fonctionner à la fois sous de fortes pressions à faible vitesse et sous une tension réduite, ni 4- ne possède-une faible tendance à produire une cavitation, ou ne peut etre aisément assemblée et fournir un rendement élevé

en service réel.

La présente invention a pour objet une-pompe munie d'un mo-

teur à entrefer axial qui entraine une pompe à rotor à engre- nage à déplacement positif qui fournit un refoulement positif

à l'admission En outre, la pompe à engrenage procure un ren-

dement élevé de pompage sans frottement ni usure excessifs, contrairement à ce qui se produisait dans les réalisasions de

l'art antérieur Cette pompe est 5 à la fois simple et adapta-

ble économiquement aux tolérances néecessaires de fabrication.

En outre, la présente invention permet-d'adopter des jeux

axiaux plus importants pour l'assemblage de la pompe sans sa-

crifier ni le rendement, ni le cout de la pompe, et elle per-

met d'envisager le pompage de fluides à viscosités multiples.

Enfin, la pompe à engrenage et à entrefer axial empeche la

cohtamination du fluide en cours de manipulation et peut ai-

sément etre adaptée en vue de limiter la pression de refoule-

ment du fluide en cours de manipulation, La pompe suivant l'invention comporte un corps dans lequel est ménagée une chambre ayant une première extrémité et une deuxième extrémité Le diaphragme est monté à l'intérieur de cette chambre et divise cet intérieur en une première partie

proche d'une extrémité et une seconde partie proche de l'ex-

trémité opposée Un premier arbre est monté en rotation dans

la première partie intérieure de la chambre Cet arbre pos-

sède en outre une extrémité voisine du diaphragme et une ex-

trémité opposée sur laquelle est monté le moteur électrique qui entraine le premier arbre lorsqu'il est excité Un second arbre est monté en rotation dans la seconde partie intérieure de la chambre Ce second arbre présente une première extrémité voisine du diaphragme et une seconde extrémité opposée-à la

première Un organe d'entraînement magnétique est monté cou-

lissant et bloqué en rotation sur une extrémité du premier

arbre, à proximité du diaphragme Un organe magnétique entrai-

né tourne solidairement avec la première extrémité du second

arbre à proximité du diaphragme mais sans toucher ce dernier.

L'organe magnétique entraîné est solidaire en rotation de l'organe magnétique d'entraînement par suite de l'attraction

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magnétique qui s'exerce à travers le diaphragme entre l'or-

gane magnétique d'entraînement et l'organe magnétique en-

traîné Enfin, un organe formant rotor de pompe à engrenage, monté sur l'extrémité opposée du second arbre, pompe le fluide lorsque le second arbre est entraîné en rotation. Par conséquent, un premier but de la présente invention consiste à prévoir une pompe pour fluides qui ccmporte un

accouplement magnétique axial avec un diaphragme intermédiai-

re non-magnétique accouplé à une pompe-à engrenage comportant

un limiteur de surpression dans sa lnière de refoulement.

Cette pompe à engrenage est conçue de façon à pouvoir manipu-

ler en toute sécurité des fluides à faible viscosité avec un

rendement élevé de pompage Enfin,, la pompe à engrenage pro-

duit une aspiration positive à l'admission; elle s'amorce au-

tomatiquement, peut manipuler une gamme étendue de fluides et se caractérise par des pertes minimales par frottement, oe qui

accroit le rendement de la pompe.

D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront da-

vantage, notamment en ce qui concerne les détails de construc-

tion et le mode de fonctionnement, au cours de la description

qui suit relative à un mode particulier de réalisation de l'in-

vention, donné à seul titre d'exemple non-limitatif Sur le dessin:

La FIGURE 1 montre une coupe partielle d'une pompe magné-

tique réalisée conformément aux principes de l'invention; La FIGURE 2 est une coupe faite suivant la ligne 2-2 de

la Figure 1 à travers le rotor à engrenage dé la pompe sui-

vant l'invention; La FIGURE 3 est une coupe faite suivant la ligne 3-3 de la Figure 1; La FIGURE 4 est une coupe faite suivant la ligne 4-4 de la Figure 1, et

La FIGURE 5 est une vue éclatée en perspective de la pom-

pe à engrenage suivant l'invention.

Si l'on se réfère au dessin, on y voit une pompe à-rotor

à engrenage, à déplacement positif et entraînement magnéti-

que, désignée dans son ensemble par le chiffre de référence et conforme à la présente invention Cette pompe 100 est

pourvue d'un corps ou boîtier 10 ayant une première extrémi-

-6- té 12 et une extrémité opposée 18 Ce corps de pompe 10 forme une chambre intérieure 20, Un diaphragme 50 est fixé par tout moyen approprié, par exemple par soudage, au diamètre interne 16 du corps 10 et divise ainsi la chambre 20 en une première partie interne 22 et une seconde partie interne 28 opposée à la première La première partie interne 22 est formée du coté de la première extrémité 12 du corps de pompe 10, La seconde partie interne 28 est formée du côté de l'extrémité opposée 18 du corps de pompe 10 Deux roulements ou coussinets 32, 34 sont montés de façon appropriée sur le diamètre interne du

corps de pompe 10, dans la première partie interne 22 Le pre-

mier roulement ou coussinet 32 est situé à proximité de la première extrémité 12 et l'autre roulement ou coussinet 23 est situé à proximité du diaphragme 50 Un moteur électrique 40, dont l'arbre 48 s'étend de part et d'autre de l'induit 42

du moteur, est monté en rotation dans les roulements 32, 34.

Les aimants 44 du moteur ainsi que ses enroulements inducteurs

(non représentés) sont montés concentriquement au diamètre in-

térieur 24 de la première partie interne 22 de la chambre 20.

Le moteur électrique 40 comporte également un collecteur 46 monté à proximité du premier roulement 32 Plusieurs balais

52 sont reliés selon la mode classique à des contacts élec-

triques 54 qui émergent à travers la première extrémité 12

d'o ils sont reliés à leur tour à une source de courant élec-

trique (non représentées) Les balais 52 sont montés selon-le mode conventionnel sur le collecteur 46 de-manière à alimenter

ce dernier et l'induit 42 en courant électrique Les enroule-

ments inducteurs sont également reliés selon le mode classique à des contacts électriques (non représentés) et, de là à la source de courant électrique (non représentée) Cette source

peut fournir soit du courant continu, soit du courant alter-

natif, les modifications nécessaires étant alors apportées aux composants électriques du moteur Les spécialistes dans l'art apprécieront également le fait que la pompe décrite ici ne

doit pas obligatoirement etre entraînée par un moteur élec-

trique dans une mise en oeuvre pratique de l'invention, car on peut aussi utiliser un moteur hydraulique ou pneumatique

en apportant les modifications nécessaires à l'ensemble.

Le diaphragme 50 est constitué par un matériau non-magné-

7- tique, dans un but qui sera précisé plus loin Ce diaphragme sert également de joint hermétique en empochant les fuites de

fluide entre la première partie interne 22 et la seconde par-

tie interne 28 de la chambre 20.

Un premier bouton ou rondelle de butée 56 est monté entre une première extrémité 49 de l'arbre d'entraînement 48 et le

diaphragme 50 Cette rondelle 56 vient buter contre le dia-

phragme 50 de manière à empecher ladite extrémité 49 de l'ar-

bre 48 de frotter contre le diaphragme, ce qui provoquerait

l'usure de celui-ci.

Un organe d'entraînement magnétique 60, de forme annulaire,

est monté sur la première extrémité 49 de l'arbre d'entraine-

ment 48 à proximité de la première rondelle de butée 56 Cet organe d'entraînement magnétique 60 peut coulisser axialement

sur l'arbre 48 grace à plusieurs méplats 62 prévus sur le dia-

mètre interne de l'organe d'entraînement magnétique 60 et à

plusieurs méplats correspondants 47 prévus sur l'arbre d'en-

trainement 48 Ainsi, l'organe d'entraînement magnétique 60 peut coulisser axialement le long de l'arbre 48 en direction du diaphragme 50, afin de compenser dans la mesure nécessaire

les tolérances d'usinage et l'usure de cette première rondel-

le de butée 56 L'organe d'entraînement magnétique 60 est as-

socié à un support annulaire 64 en matériau magnétiquement perméable, de préférence en acier Un aimant permanent 66, de -25 préférence du type céramique, est divisé en huit ( 8) poles-et convenablement monté dans le support annulaire 64 de façon

que cet aimant 66 se trouve à proximité de la première rondel-

le de butée 56 tout en étant suffisamment espacé du diaphragme Ainsi, il existe un entrefer 65 entre le diaphragme 50 et l'organe annulaire d'entrainement magnétique 60, l'importance de cet entrefer diminuant au fur et à mesure de l'usure de la

rondelle 58.

Dans la seconde partie interne 28 de la chambre 20 est mon-

té un jeu de deux roulements ou coussinets 36 et 38 convena-

blement disposé par rapport au corps de pompe 10 Un arbre mené 78 estmonté dans ces roulements La première extrémité 82 de ce second arbre ou arbre mené 78 est montée à proximité

du diaphragme 50 dans le roulement 36, tandis que l'autre ex-

trémité 84 de cet arbre 78 est montée dans le roulement 38 à

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proximité de l'extrémité opposée 18 du corps de pompe 10.

Une seconde rondelle de butée 58 est montée entre la pre-

mière extrémité 82 de l'arbre mené 78 et le diaphragme 50, de manière à pouvoir buter contre le diaphragme 50 et empecher ainsi le frottement et l'usure de la première extrémité 82

du second arbre 78 contre le diaphragme 50.

Un organe magnétique entraîné 70 est monté à poste fixe sur le second arbre 78 de manière à tourner solidairement avec celui-ci Cet organe magnétique entraîné 70 est associé à un support annulaire 74 ou organe de réaction, réalisé en matériau approprié, magnétiquement perméable, de préférence

en acier Un aimant permanent 76, de préférence-du type céra-

mique, est réalisé de façon à présenter huit ( 8) p Oles; cet aimant est monté de façon appropriée sur le support 74, à proximité de la rondelle de-butée 58, tout en étant espacé dans une mesure déterminée par rapport à cette rondelle 58 pour former un entrefer fixe 75 avec le diaphragme 50 Les

spécialistes dans l'art savent que les aimants qui consti-

tuent les deux groupes 66 et 76 seront répartis en nombres égaux dans ceux-ci, pour réaliser un accouplement magnétique

entre l'organe magnétique d'entraînement et l'organe magnéti-

que entrainé Toutefois, il est important que l'un des ai-

mants 66 de l'organe d'entraînement soit aligné par rapport à l'aimant correspondant parmi ceux ( 76) qui sont prévus sur l'organe entraîné 70 Cela permet à l'organe d'entraînement

et à l'organe entraîné 70 d'être accouplés par le flux ma-

gnétique émis par l'attraction magnétique produite par l'un des aimants 66 à travers l-entrefer 65, le diaphragme 50 et l'entrefer 75, et qui s'exerce finalement sur l'un des aimants 76 Ainsi, les aimants 66 sont constamment alignés par rapport

aux aimants 76 et par conséquent aucun glissement ne se pro-

duit entre les organes respectivement menant et mené lorsque l'un d'eux tourne par rapport à l'autre Le glissement entre

les aimants 66 et 76 se produirait si une force venait à sur-

monter la force magnétique engendrée-entre ces aimants, par

exemple si l'on empechait la pompe de tourner.

Une pompe 90 à rotor à engrenage est montée sur le second

arbre 78 à proximité de la seconde extrémité 84 de celui-ci.

Cette pompe 90 est composée d'une plaque annulaire de réaction -9

86, d'un anneau d'admission 89 et de trois ( 3) organes à dé-

placement positif coopérant entre eux, à savoir un engrenage

male de rotor 92, un engrenage femelle de rotor 94 et un or-

gane annulaire extérieur 96, comme le montrent plus particu-

lièrement les Figures 3 et 5 du dessin.

La plaque annulaire de réaction 86 est fixée au diamètre intérieur de la seconde partie interne 28, et l'une de ses faces est montée à proximité de l'organe entraîné 70, La face opposée présente deux cavités 79 et 80, en forme de mortaises

incurvées et opposées entre elles, dans un but qui sera expo-

sé plus loin Le second arbre 84 traverse le diamètre inté rieur de la plaque annulaire-de réaction 86 Les trois organes coopérants 92, 94 et 96 mentionnés ci-dessus sont centrés par rapport à l'axe du second arbre 84 de manière à venir buter contre la plaque annulaire de réaction 86 L'engrenage male

92 du rotor est monté concentriquement et axialement coulis-

sant sur le second arbre 84 mais ne peut tourner par rapport

à celui-ci L'organe annulaire qui constitue l'engrenage fe-

melle 94 engrène avec l'engrenage maie 92 L'organe annulaire

extérieur 96 est monté sur le diamètre intérieur 29 de la se-

conde partie interne 28 de la chambre 20 Le diamètre intérieur

97 de l'organe annulaire extérieur 96 est excentré sur une dis-

tance radiale D par rapport à l'axe longitudinal 99 qui tra-

verse l'axe central du diamètre extérieur 98 de l'organe an-

nulaire extérieur 961 dans un but qui sera exposé plus loin.

L'engrenage femelle annulaire 94 a un diamètre extérieur

qui s'ajuste dans le diamètre intérieur 97 de l'organe an-

nulaire extérieur 96 Le diamètre extérieur 95 est prévu de façon qu'il soit légèrement inférieur au diamètre intérieur

97 afin de ménager un léger jeu diamétral entre ces deux or-

ganes Ce jeu diamétral permet à l'engrenage annulaire femel-.

le 94 de flotter en quelque sorte dans l'organe annulaire 96.

La denture de l'engrenage femelle 94 comprend une dent de

plus que la denture 91 de l'engrenage male du rotor 92.

Cet engrenage maie 92 tourne concentriquement sur le se-

cond arbre 78 ou arbre mené Les dents 91 de l'engrenage male 92 engrènent avec le profil annulaire des dents 93 de l'engrenage femelle de façon que ces deux engrenages 92 et

93 tournent dans le meme sens Toutefois, à chaque tour l'en-

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grenage maie 92 avance d'une dent Attendu que l'engrenage fe-

melle 94 tourne avec l'engrenage male 92, les dents engrènent et se dégagent en raison de la distance radiale D qui sépare

le diamètre intérieur 97 de l'organe annulaire extérieur 96.

La pompe 90 à rotor à engrenage est montée entre la plaque

annulaire de réaction 86 et un organe d'admission 89 Cet or-

gane d'admission 89 présente deux lumières 87 et 88 de forme incurvée qui servent respectivement de lumière d'admission et de lumière de refoulement pour le boitier ou corps de pompe

10 Chaque lumière 87, 88 est alignée axialement et respecti-

vement par rapport aux cavités correspondantes 79, 80 formées dans la plaque annulaire de réaction 86 L'organe d'admission

89 est monté coulissant dans le diamètre intérieurde la se-

conde partie interne du corps de pompe 10 Cet organe d'ad-

mission est convenablement monté dans le diamètre intérieur

de la seconde partie du corps 10, de telle sorte que ledit or-

gane d'admission ne puisse tourner par rapport à la pompe à ro-

tor à engrenage 90 L'une des deux lumières 87 de forme incur-

vée et allongée est placée dans la moitié supérieure de l'or-

gane d'admission 89, tandis que l'autre lumière 88 est placée dans la moitié inférieure, comme le montre la Figure 4 En

outre, la plaque annulaire-de réaction 96 et l'organe d'ad-

mission 89 sont reliés entre eux par au moins deux doigts 4,

ainsi qu'il est bien connu dans l'art, ce qui em eche tout dé-

placement relatif entre ces organes.

Comme on l'a souligné plus haut, l'organe annulaire externe 96 présente un diamètre intérieur 97 décalé excentriquement

d'une distance radiale D par rapport à l'axe diamétral hori-

zontal 99 qui passe par le centre du diamètre 98, comme le montre la Figure 5 Cette excentricité D est située sur l'axe

diamétral 99 qui sépare la moitié supérieure de l'organe d'ad-

* mission 89 de la moitié inférieure 83 de ce meme organe' 89.

Une tubulure 2 à lumière d'admission est formée dans une plaque terminale 14 montée sur l'extrémité opposée 18 du corps

de pompe 10 de manière à déboucher dans la lumière ou ouver-

ture d'admission 87, de forme allongée, prévẻ dans l'organe

annulaire 89 D'une manière similaire, -une-lumière de refou-

lement ou de sortie 6 est prévue dans la plaque terminale 14 montée sur l'extrémité opposée 18 du corps de pompe 10, afin

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il

qu'elle soit reliée à la lumière incurvée et allongée-de l'or-

gane 89 Lorsqu'on fait tourner la pompe 90 à rotor à engrena-

ge, les engrènements et désengrènements successifs produits

entre les dentures en contact ont pour effet d'aspirer le flu-

ide à pomper vers l'intérieur du volume formé entre l'engrenage

male 92 du rotor et l'engrenage femelle 94 La tubulure 2 à lu-

mière d'admission doit par conséquent servir de passage d'en-

trée relié par toute conduite appropriée au fluide à pomper (non représenté) Une tubulure 6 à lumière de refoulement ou

de sortie est reliée par une conduite appropriée à un récep-

teur (non représenté) qui reçoit le fluide sous pression re-

foulé par la pompe 100 Un dispositif assurant l'écoulement unidirectionnel du fluide, par exemple un clapet classique, est prévu pour garantir cet écoulement unidirectionnel à la sortie

de la pompe à rotor à engrenage et à travers la lumière de sor-

tie ou de refoulement 6, et aussi pour empecher le désamorçage

de la pompe 100 lorsque celle-ci cesse d'etre actionnée.

Le rendement de toute pompe à déplacement positif, par exem-

ple du type décrit ici, dépend essentiellement des jeux axiaux des différents composants Pour assurer un jeu axial minimal entre les trois organes coopérants 921 94 et 96 de la pompe à rotor à engrenage, l'organe d'admission 89 est constamment sollicité vers la pompe A cet effet, deux cavités espacées 72 sont formées dans l'organe d'admission 89 à proximité de l'extrémité opposée 18 du corps de pompe 10 Dans-chacune de ces cavités 72 est logé un organe élastique de compression, désigné en 68 et constitué ici par un ressort hélico Idal Cet

organe élastique 68 sollicite donc constamment et élastique-

ment l'organe annulaire d'admission vers les organes 92, 94 et 96 de la pompe à rotor à engrenage, et garantit ainsi le maintien d'un jeu axial minimal entre ces memes organes 92, 94 et 96, d'une part, et l'organe annulaire d'admission 89 et

la plaque de réaction 86, d'autre part.

Fonctionnement Lorsqu'on désire faire fonctionner la pompe 100, on branche le moteur électrique 40 sur une source de courant électrique

(non représentée).

Dès que le moteur tourne, le fluide est aspiré à travers la lumière d'admission 2-qui communique avec la lumière 87 de 12 -

forme incurvée et allongée Ce fluide est aspiré par consé-

quent dans l'engrenage femelle 94 et dans la cavité également de forme incurvée et allongée 79 lorsque l'engrenage male 92 engrène avec l'organe à denture femelle 94, et en même temps le fluide est refoulé de cet organe femelle 94 à travers la

cavité de forme incurvée et allongée 80 pour atteindre la lu-

mière également incurvée et allongée 88 d'o il parvient à la lumière de sortie 6 L'effet d'engrènement qui se produit par suite de la rotation de l'engrenage male 92 du rotor dans la denture 93 de l'engrenage femelle 94donne lieu à une série de chambres alternativement en expansion et en contraction

entre ces organes Cette action détermine un déplacement posi-

tif du fluide dèe que la pompe est en communication fluide

avec les lumières appropriées d'admission et de refoulement.

Les profils des dents, engendrés de façon conjugée, des orga-

nes male et femelle 92, 94 se trouvent constamment en contact fluide pendant le fonctionnement de la pompe Ainsi, pendant une révolution complète de l'organe intérieur, le rotor male

aura avancé d'une dent par rapport à l'organe femelle Le vo-

lume de fluide déplacé pendant un tour est proportionnel à la dimension du rotor male, au degré de décalage D par rapport à

l'organe femelle et à l'épaisseur de la pompe Ainsi, la pom-

pe 100 possède d'excellentes caractéristiques de hauteur de re-

foulement puisque le fluide est-aspiré dans l'espace laissé li-

bre de tout engreènement entre ces organes 92 et 94 L'excita-

tion par le courant électrique appliqué à travers les contacts qui aboutissent au moteur entraîne la rotation de l'organe d'entrainemenit magnétique 60 par l'intermédiaire des méplats

coopérants 62 et 47 prévus sur l'arbre d'entraînement 48 Com-

me on l'a signalé plus haut, l'organe d'entrainement magnéti-

que 60 est ajusté à glissement sur l'arbre 48 de telle sorte que des changements de position axiale de l'induit du moteur

ne risquent pas d'augmenter ou de diminer la pression de frot-

tement que l'organe d'entraînement magnétique 60 exerce sur le diaphragme 50 Les forces magnétiques de cet organe 60 sont

transmises à travers l'entrefer 65, le diaphragme 50, l'entre-

fer 75 à l'organe entraine magnétiquement 70 qui tourne libre-

ment sur l'arbre 78, La seconde rondelle de butée 58 empêche

l'arbre mené 78 de frotter directement sur-le diaphragme 50.

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Ainsi, l'organe d'entrainement 60 fait tourner l'organe entrai-

né 70 dès que l'organe d'entrainement 60 est actionné lui-meme

par le moteur.

Au cas o la pression s'élèverait dans la lumière de sortie 88 au-delà d'une valeur déterminée, l'organe d'admission 89

s'écarterait axialement des organes 92, 94 et 96 'de la pompe.

L'organe d'admission 89 s'éloignerait alors de ces organes en sollicitant les ressorts 68 vers l'extrémité opposée 18 de la pompe Dans ce cas, le fluide en cours de pompage peut passer à travers les lumières incurvées et allongées 88 pour parvenir dans les cavités de forme correspondante 87, ce qui détend la pression du fluide, La force des organes élastiques-68 peut

être modifiée de façon à l'adapter à la pression maximale dé-

sirée de refoulement du fluide que peut produire la pompe 100.

Tout spécialiste dans l'art sera conscient du fait que la pompe décrite ci-dessus peut etre utilisée avec des fluides

tant à haute viscosité qu'à faible viscosité De plus, la pom-

pe cessera de pomper au cas o des corps étrangers ou des frag-

ments solides quelconques seraient aspirés dans les prganes de pompe 92 et 94, de manière à empecher la rotation de la pompe

à rotor à engrenage.

Bien que l'invention ait été décrite en se référant à un

mode préféré de réalisation, il est bien entendu que l'inven-

tion ne doit nullement être considérée comme étant limitée à

cette seule construction, car de nombreux changements et va-

riantes pourront être envisagés dans sa mise en oeuvre sans

s'écarter cependant des principes de base de l'invention.

14 -

Claims (7)

R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS 1, Pompe à fluides avec moteur électrique d'entrainement, caractérisée en ce qu'elle comprend: a) un corps de pompe ( 10) contenant une chambre ( 20) qui comporte une première extrémité ( 12) et une extrémité opposée ( 18); b) un diaphragme ( 50) monté à poste fixe à l'intérieur de la chambre ( 20) et qui divise l'intérieur de celle-ci en une première partie ( 22) voisine de ladite première extrémité ( 12) et une seconde partie ( 28) voisine de ladite extrémité opposée ( 18);
1. c) un premier arbre ( 48) monté en rotation dans la pre-

   mière partie ( 22) de la chambre ( 20), ce premier arbre compor-

   tant en outre une première extrémité ( 49) voisine du diaphrag-

   me ( 50) et une seconde extrémité opposée à la première, ainsi

   qu'un moteur électrique ( 40) monté à poste fixe sur ledit pre-

   mier arbre ( 48) à proximité de l'extrémité opposée de celui-

   ci, de manière à tourner solidairement avec cette extrémité quand le moteur électrique ( 40) est excité;

   d) un second arbre ( 78) monté en rotation dans ladite se-

   conde partie interne ( 28) de la chambre ( 20), ce second arbre ( 78) ayant une première extrémité adjacente audit diaphragme ( 50)-et une seconde extrémité opposée à la première; e) des moyens d'entrainement magnétique ( 60) montés à

   coulissement et fixes en rotation sur ladite première extré-

   mité ( 49) dudit premier arbre ( 48) à proximité dudit diaphrag-

   me ( 50); f) des moyens entraînés magnétiquement ( 70), montés sur ladite première extrémité du second arbre ( 78) à proximité du

   diaphragme ( 50) mais espacés axialement par rapport à celui-

   ci, de manière à pouvoir tourner avec les moyens d'entralinement magnétique ( 60) sous l'effet d'une force d'attraction qui s'exerce entre les moyens d'entraînement magnétique ( 60) et les moyens entrainés magnétiquement ( 70), et g) une pompe à rotor à engrenage ( 90) montée en position fixe sur ledit second arbre ( 78) de façon à pomper un fluide

   lorsqu'on fait tourner ce second arbre ( 78).

   2 Une pompe à fluides selon la Revendication 1, caractéri-

   sée en ce que la pompe à engrenage et à rotor ( 90) comprend en - outre

   a) une plaque annulaire de réaction ( 86) montée en po-

   sition fixe à l'intérieur de la seconde partie interne ( 28)

   de la chambre ( 20) et comportant une face voisine de l'or-

   gane entraîné magnétiquement ( 70) ainsi qu'une face opposée;

   b) un organe annulaire d'admission ( 89) monté dans la-

   dite seconde partie interne ( 28) de la chambre ( 20) à proximi-

   té de l'extrémité opposée du corps de pompe ( 10), et
2. c) des moyens à déplacement positif ( 92, 94, 96) interpo-

   sés entre la plaque annulaire de réaction ( 86) et l'organe an-

   nulaire d'admission ( 89) afin de déplacer positivement le fluide sous l'effet de la rotation du second arbre ( 78) et

   de produire ainsi un écoulement forcé du fluide.

   3 Une pompe à fluides selon la Revendication 2, caractéri-

   sée en ce que lesdits moyens à déplacement positif comprennent en outre a) un engrenage maie de rotor ( 92) monté en position fixe sur ledit second arbre ( 78) de manière,à tourner solidairement avec celui-ci; b) un engrenage annulaire femelle ( 94) monté de façon à coopérer avec l'engrenage male du rotor ( 92), et
3. c) un organe annulaire extérieur ( 96) entourant ledit en-

   grenage annulaire femelle ( 94).

   4 Une pompe à fluides selon la Revendication 3, caractéri-

   sée en ce que ledit organe annulaire extérieur ( 96) possède un

   diamètre intérieur ( 97) et un diamètre extérieur ( 98), le dia-

   mètre intérieur ( 97) étant par ailleurs excentré suivant un décalage radial déterminé (D) par rapport à l'axe longitudinal

   traversant ledit diamètre extérieur ( 98).

   5 Une pompe à fluides selon la Revendication 2, caractéri-

   sée en ce que ladite plaque annulaire de réaction ( 86) est re-

   liée par des doigts ( 4) audit organe annulaire extérieur ( 96) et audit organe annulaire d'admission ( 89), afin d'empecher tout mouvement relatif entre la plaque annulaire de réaction,

   ( 86) et l'organe annulaire extérieur ( 96) et ledit organe an-

   nulaire intérieur ( 89),

   6 Une pompe à fluide selon la Revendication 1, caractéri-

   sée en outre en ce qu'elle comprend une lumière d'admission ( 2) montée sur l'extrémité opposée dudit corps de pompe ( 10) 16 - et reliée à ladite pompe à rotor à engrenage de manière à

   l'alimenter en fluide.

   7 Une pompe à fluides selon la Revendication 1, caractéri-

   sée en ce qu'elle comprend en outre une lumière de refoulement ( 6) montée à ladite extrémité opposée ( 18) de la chambre ( 20)

   et à proximité, mais à une certaine distance, de ladite lumi-

   ère d'admission ( 2), cette lumière de refoulement étant reliée

   à la pompe à rotor à engrenage-( 90) de manière à pouvoir rece-

   voir le fluide refoulé par la pompe.

   8 Une pompe à fluides selon la Revendication 2, caractéri-

   sée en ce que ladite face opposée de la plaque annulaire de

   réaction ( 86) présente des parties qui définissent deux cavi-

   tés ( 79, 80) opposées entre elles par rapport au centre et de

   forme incurvée et allongée -

   9, Une pompe à fluides selon la Revendication 2, caractéri-

   sée en ce que ledit organe annulaire d'admission ( 89) comporte une première face voisine de ladite extrémité opposée ( 18) du

   corps de pompe ( 10) ainsi qu'une seconde face opposée à la pre-

   mière et dont certaines parties définissent deux ouvertures es-

   pacées, opposées entre elles et de forme incurvée et allongée

   ( 87, 88).

   , Une pompe à fluides selon la Revendication 2, caractéri-

   sée en ce qu'elle comprend,de plus,des moyens ( 68) interposés entre ladite extrémité opposée du corps de pompe ( 10) et ledit organe annulaire d'admission ( 89) pour solliciter cet organe annulaire d'admission ( 89) vers lesdits moyens de déplacement

   positif ( 92, 94, 96) et vers ledit organe annulaire de réac-

   tion ( 86) afin de réduire le jeu axial qui existe entre ces organes.

   11 Une pompe à fluide selon la Revendication 7, caractéri-

   sée en ce que ladite lumière de refoulement ( 6) comporte en outre un clapet ( 8) intérieur pour empecher l'écoulement du

   fluide vers la pompe à rotor à engrenage ( 90).

   12 Une pompe à fluides pourvue d'un moteur électrique d'en-

   traînement ( 40) et caractérisée en outre en ce qu'elle com-

   prend:

   a) un corps de pompe ( 10) formant boitier et dont la cham-

   bre intérieure ( 20)-a une première extrémité ( 12) et une se-

   conde extrémité ( 18);

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   17 - b) un premier arbre ( 48) monté en rotation dans cette chambre ( 20), et sur lequel ledit moteur électrique ( 40) est monté;
4. c) un second arbre ( 78) monté en rotation dans la cham-

   bre ( 20) à proximité dudit premier arbre ( 48) mais à une cer- taine distance de celui-ci; d) un diaphragme ( 50) monté en position fixe à l'intérieur de la chambre ( 20) et interposé entre les premier et second arbres ( 48, 78); e) un organe d'entraînement ( 60) monté coulissant mais bloqué en rotation sur le premier arbre ( 48) au voisinage dudit diaphragme ( 50); f) un organe entraîné ( 70) monté coulissant sur le second arbre ( 78) à proximité dudit diaphragme ( 50) chacun desdits organes d'entrainement et entraîné ( 60, 70) comprenant en outre

   un organe annulaire ( 64, 74) ayant une partie terminale et plu-

   sieurs aimants permanents ( 66, 76) en forme de coin, montés sur ladite partie terminale dudit organe annulaire ( 64, 74), chacun desdits aimants, en forme de coin, comprenant une partie ( 66) formant le pole nord et une partie ( 76) formant le pole sud, étant en outre monté au voisinage d'un autre aimant tout en

   étant séparé de ce dernier par un entrefer axial ( 65), la par-

   tie pole nord de chacun desdits aimants étant montée à proximi-

   té de la partie pole sud d'un autre desdits aimants;

   h) un organe d'entraînement magnétique ( 60) monté à cou-

   lissement et en rotation sur ladite première extrémité dudit premier arbre ( 48) à proximité dudit diaphragme ( 50); 9.
5. i) un organe entraine magnétiquement ( 70) monté en posi-

   tion fixe sur la première extrémité du second arbre ( 78) à pro-

   ximité dudit diaphragme ( 50) mais à une certaine distance de celui-ci, et j) une pompe à rotor à engrenage ( 90) montée en position fixe sur l'autre extrémité dudit second arbre ( 78), de manière à pouvoir pomper le fluide par suite de la rotation du premier

   arbre ( 48) entrainé par le moteur ( 40).

   13 Une pompe à fluides selon la Revendication 12, caracté-

   risée en ce que ladite pompe à rotor à engrenage comprend de plus:

   a) une plaque annulaire de réaction ( 86) montée en posi-

   18 - tion fixe à l'intérieur de la seconde partie interne ( 28) de la chambre ( 20)et qui a une face est située à proximité dudit

   organe entraîné magnétiquement ( 70) ainsi qu'une face opposée;-

   b) un organe annulaire d'admission ( 89) monté à l'inté-

   rieur de la seconde partie interne ( 28) de ladite chambre ( 20), à proximité de ladite extrémité opposée du corps de pompe ( 10) et
6. c) des moyens à déplacement positif ( 92, 94, 96) interpo-

   sés entre ladite plaque annulaire de réaction ( 86) et ledit

   organe annulaire d'admission ( 89) afin de produire le dépla-

   cement positif du fluide par suite de la rotation dudit second

   arbre ( 78) qui entraine l'écoulement du fluide.

   14 Une pompe à fluide selon la Revendication 13, caracté-

   risée en ce que'lesdits moyens à déplacement positif com-

   prennent en outre: a) un engrenage male de rotor ( 92) monté en position fixe sur ledit second arbre ( 78) de manière à tourner solidairement avec cet arbre;

   b) un engrenage annulaire femelle ( 94) engrenant avec le-

   dit engrenage male ( 92), et
7. c) un organe annulaire extérieur ( 96) entourant ledit en-

   grenage annulaire femelle ( 94).

   Une pompe à fluides selon la Revendication 14, caracté-

   risé en ce que ledit organe annulaire extérieur ( 96) a un dia-

   mètre intérieur ( 97) et un diamètre extérieur ( 98), le diamè-

   tre intérieur ( 97) étant en outre excentré d'un décalage ra-

   dial (D) déterminé par rapport à l'axe longitudinal traversant

   ledit diamètre extérieur ( 98).

   16 Une pompe à fluide selon la Revendication 13, caracté-

   risé en ce que ladite plaque annulaire de réaction ( 86) est rendue solidaire par des doigts ( 4) dudit organe annulaire extérieur ( 96) et ledit organe annulaire d'admission ( 89) afin d'empecher tout mouvement relatif de la plaque annulaire de réaction ( 86) par rapport audit organe annulaire extérieur

   ( 96) et audit organe annulaire d'admission ( 89).

   17 Une pompe à fluides selon la Revendication 12, caracté-

   risée en ce qu'elle comprend en outre une lumière d'admission ( 2) montée sur ladite extrémité opposée du corps de pompe ( 10)

   et qui sert à alimenter en fluide le dispositif de pompe à ro-

   19 -

   tor à engrenage ( 90).

   18 Une pompe à fluide selon la Revendication 12, caractéri-

   sée en ce qu'elle comprend en outre une lumière de refoulement ( 6) montée à l'extrémité opposée ( 18) de la chambre ( 20), à proximité de ladite lumière d'admission ( 2),cette lumière de

   refoulement ( 6) étant reliée à la pompe ( 90) de manière à re-

   cevoir le fluide refoulé par celle-ci.

   19 Une pompe à fluides selon la Revendication 13, carac-

   térisée en ce que ladite face opposée de ladite plaque annu-

   laire de réaction ( 86) présente des parties qui forment des cavités opposées et espacées entre elles, de forme incurvée

   et allongée ( 79, 80).

   Une pompe à fluides selon la Revendication 13, carac-

   térisée en ce que ledit organe annulaire d'admission ( 89) pré-

   sente une première face adjacente à ladite extrémité opposée ( 18) du corps de pompe ( 10) ainsi qu'une seconde face opposée

   à la première et dont certaines parties forment deux ouvertu-

   res opposées et espacées entre elles, de forme incurvée et al-

   longée ( 87, 88).

   21 Une pompe à fluides selon la Revendication 13, caracté-

   risée en ce qu'elle comprend des moyens ( 68) interposés entre ladite extrémité opposée ( 18) du corps de pompe ( 10) et ledit organe annulaire d'admission ( 89) pour solliciter cet organe ( 89) vers les moyens de déplacement positif ( 90) et ladite plaque annulaire de réaction ( 86) afin de réduire le jeu axial

   qui existe entre ces pièces.

   22 Une pompe à fluides selon la Revendication 18, caracté-

   risée en ce que ladite lumière de refoulement ( 6) comporte un clapet ( 8) pour empecher l'écoulement du fluide vers la pompe

   à rotor à engrenage ( 90).