FR2703409A1 - Pompe centrifuge bi-directionnelle. - Google Patents

Abstract

La pompe comprend une turbine (4) pouvant être entraînée dans deux sens de rotation (F1, F2), et deux voies de sortie tangentielles (8, 9), de manière à diriger préférentiellement le fluide pompé vers l'une ou l'autre de ces voies selon le sens de rotation. Chaque voie de sortie (8, 9) est pourvue d'un clapet anti-retour à membrane (16, 17), coopérant avec un siège annulaire (14, 15). Chaque membrane (16, 17) est précontrainte, indépendamment de l'autre membrane, dans le sens de son application sur le siège (14, 15) associé, et elle comporte un plot central (20) intervenant pour une interaction mécanique des deux clapets, telle que l'ouverture d'un clapet interdit celle de l'autre clapet. Application particulière: alimentation des gicleurs de dispositifs lave-vitre sur les véhicules automobiles.

Description

"POMPE CENTRIFUGE BI-DIRECTIONNELLE"
La présente invention concerne une pompe centrifuge bi-directionnelle, c'est-à-dire une pompe avec une turbine pouvant être entraînée dans un sens de rotation ou dans le sens de rotation inverse, et avec deux voies de sortie tangentielles, telle que, lorsque la turbine est entraînée dans un sens de rotation, le fluide pompé est dirigé préférentiellement vers l'une des deux voies de sortie tangentielles, et que, lorsque la turbine est entraînée dans le sens de rotation inverse, le fluide pompé est dirigé préférentiellement vers l'autre des deux voies de sortie tangentielles, chacune de ces voies de sortie tangentielles étant pourvue d'un clapet anti-retour à membrane, sollicitée à sa périphérie, sur une couronne, par la pression de la pompe et, en son centre, par la pression dans une canalisation d'un circuit d'utilisation alimenté par la pompe ou vice-versa, les deux clapets à membrane coopérant avec deux sièges annulaires respectifs et ayant une interaction mécanique, telle que l'ouverture de l'un des clapets interdit l'ouverture de l'autre clapet.

Une telle pompe à deux sens de rotation est connue par le document FR-A-2612140. Elle permet de commander sélectivement l'alimentation de deux circuits distincts d'utilisation du même fluide. Ainsi, ce genre de pompe est monté notamment sur les véhicules automobiles, pour alimenter en liquide de lavage les gicleurs des dispositifs lave-vitre ou, éventuellement, des dispositifs de nettoyage des phares. Selon le sens de rotation de la turbine, entraînée à partir d'un petit moteur électrique à deux sens de rotation, le liquide de lavage en provenance d'un seul et même réservoir peut être propulsé sélectivement, par exemple, soit vers au moins un gicleur destiné au lavage du pare-brise d'un véhicule automobile, soit vers au moins un gicleur destiné au lavage de la vitre arrière du même véhicule.

Les clapets à membrane équipant ce genre de pompes permettent, lorsque la turbine est entraînée en rotation dans le sens correspondant à l'utilisation de l'une des deux voies de sortie, d'obturer l'autre voie de sortie qui alors ne doit pas être utilisée. En outre, lorsque la pompe se trouve au repos, ces clapets ont une fonction d'obturation des deux voies de sortie et d'anti-retour. En particulier, l'obturation des deux voies de sortie évite, sur les véhicules automobiles, la vidange non désirée du résevoir de liquide de lavage vers les gicleurs, sous l'effet de la dépression ou de la gravité (cas des gicleurs de nettoyage des phares, placés plus bas que le réservoir). Les clapets évitent aussi le passage de liquide résultant de sa dilatation, sous l'effet de la chaleur, dans la tuyauterie qui relie le réservoir à la pompe. Quant à la fonction anti-retour desdits clapets, celle-ci évite à l'inverse un retour vers le réservoir du liquide de lavage contenu dans les circuits d'alimentation des gicleurs, partant de la pompe. En conséquence, ces circuits sont maintenus remplis de liquide de lavage, ce qui améliore le temps de réponse lors de la mise en fonctionnement de la pompe.

Bien entendu, ces clapets fermés lorsque la pompe est au repos s'ouvriront l'un ou l'autre, lors de la remise en marche de la pompe, compte tenu de la pression de fonctionnement de la pompe.

Dans la réalisation révèlée par le document FR-A2612140 précité, les deux clapets à membranes possèdent la forme de pots et sont disposés coaxialement, le fond de la partie en pot d'un clapet étant tourné vers le fond de la partie en pot de l'autre clapet. Un ressort hélicoïdal est comprimé entre les fonds respectifs, se faisant face, des deux parties en forme de pot. Ces deux parties en forme de pot sont en outre guidées, par leurs parois extérieures cylindriques, dans un canal de forme correspondante. La face d'extrémité de la partie en forme de pot d'un clapet est apte à s'appliquer contre la face d'extrémité de la partie en forme de pot de l'autre clapet.

Ce dispositif connu possède plusieurs inconvénients. I1 est d'une certaine complexité, en raison du nombre de pièces mises en jeu : deux membranes, deux parties en forme de pot à assembler respectivement aux deux membranes, et un ressort. La disposition des deux clapets est nécessairement symétrique et coaxiale, alors que d'autres dispositions pourraient s'avérer intéressantes. En outre, la présence d'un ressort commun aux deux clapets a pour effet de soumettre ces clapets à la même précontrainte, alors que certaines applications nécessiteraient des précontraintes différenciées sur les deux membranes, permettant leur ouverture à des pressions différentes.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients, en fournissant une pompe centrifuge bidirectionnelle du genre considéré, qui en ce qui concerne les clapets anti-retour à membranes possède une structure simplifiée, autorisant des dispositions spatiales diverses et permettant de différencier les pressions d'ouverture des deux clapets.

A cet effet, dans la pompe centrifuge bidirectionnelle selon la présente invention, du genre indiqué en introduction, chaque clapet anti-retour est constitué par une membrane qui est précontrainte, indépendamment de l'autre membrane, dans le sens de son application sur le siège annulaire associé, et qui possède, réalisé d'un seul tenant avec cette membrane, un plot central faisant saillie sur sa face opposée au siège annulaire correspondant et intervenant pour l'interaction mécanique des deux clapets.

L'invention procure ainsi une certaine "indépendance" des deux membranes, notamment en ce qui concerne leurs précontraintes respectives, tout en assurant par des moyens simples leur interaction mécanique, nécessaire pour maintenir un clapet fermé lorsque l'autre est ouvert.

Avantageusement, chaque membrane, en forme générale de disque, possède un bourrelet périphérique immobilisé axialement, une zone intermédiaire tronconique et une partie centrale pourvue du plot précité.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les deux membranes sont disposées suivant un même axe, et en sens opposés, à l'intérieur d'une même cavité, leurs plots centraux respectifs étant tournés l'un en direction de l'autre, les deux plots centraux restant espacés l'un de l'autre dans la position de repos de la pompe, mais l'un des plots centraux venant s'appliquer sur l'autre lors de l'ouverture de l'un des clapets. Ainsi, cette disposition coaxiale des deux membranes permet leur interaction mécanique directe, donc particulièrement simple, par appui d'un plot central sur l'autre, la membrane sollicitée par la pression la plus élevée venant maintenir en position d'obturation la membrane sollicitée par une pression plus faible.

L'immobilisation axiale des bourrelets périphériques respectifs des deux membranes coaxiales peut être commodément assurée au moyen d'une bague-entretoise, montée entre les deux membranes coaxialement à celles-ci.

De préférence, la bague-entretoise comporte au moins un trou traversant pour l'échappement, vers l'extérieur, de l'air se trouvant entre les deux membranes. En effet, pour le bon fonctionnement de l'ensemble, l'air se trouvant entre les deux membranes doit pouvoir être partiellement évacué vers l'extérieur, au moment de l'ouverture de l'un des clapets, donc lorsque l'une des membranes se rapproche de l'autre.

Selon une autre possibilité, l'immobilisation axiale des bourrelets périphériques respectifs des deux membranes coaxiales est assurée au moyen de portées annulaires prolongeant la périphérie de chaque membrane en direction de l'autre membrane, les deux portées annulaires venant en contact l'une avec l'autre par leurs bords extrêmes. Dans un mode de réalisation particulier, chaque portée annulaire est pourvue de créneaux sur son bord extrême, les créneaux des deux portées, appartenant respectivement aux deux membranes, étant situés en correspondance de manière à définir une série d'ouvertures pour l'échappement, vers l'extérieur, de l'air se trouvant entre les deux membranes. Cette dernière forme de réalisation est particulièrement simple, puisqu'elle supprime la bague-entretoise, tout en assurant la mise en communication avec l'extérieur du volume situé entre les deux membranes, celles-ci étant simplement montées dos à dos.

Toutefois, un autre avantage appréciable de l'invention est d'autoriser une disposition non coaxiale des deux membranes, qui est intéressante pour certaines conceptions de pompes. Dans ce cas, l'interaction mécanique des deux membranes, qui ne peut plus être directe, est assurée par au moins une pièce mécanique intermédiaire, coopérant avec les plots centraux respectifs des deux membranes. Les deux membranes peuvent ainsi être disposées sensiblement dans un même plan, avec leurs axes parallèles et confondus avec les axes respectifs des deux voies de sortie tangentielles de la pompe, dans des cavités respectives. La pièce mécanique intermédiaire peut ici être conformée en levier ou en balancier, monté pivotant autour d'un point central et coopérant, par chacune de ses extrémités, avec les plots centraux respectifs des deux membranes.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de cette pompe centrifuge bi-directionnelle
Figure 1 est une vue d'ensemble, en perspective, d'une pompe centrifuge bi-directionnelle conforme à la présente invention
Figure 2 est une vue en coupe de la pompe, suivant
II-II de figure 1 ;
Figure 3 est une vue en coupe similaire à figure 2, illustrant une variante de cette pompe
Figure 4 est une vue en coupe d'une autre forme de réalisation de la pompe selon l'invention.

Les figures 1 et 2 montrent une première forme de réalisation de pompe centrifuge bi-directionnelle, comprenant un corps de pompe 1 à l'intérieur duquel est logé un petit moteur électrique à deux sens de rotation.

Un connecteur 2, prévu à une extrémité du corps de pompe 1, permet le raccordement des conducteurs qui assurent l'alimentation électrique du moteur, notamment à partir de la batterie d'un véhicule automobile.

L'arbre de sortie 3 du moteur électrique porte une turbine 4, montée tournante dans une chambre 5 de forme générale cylindrique, délimitée par la partie du corps de pompe 1 la plus éloignée du connecteur 2. Une arrivée d'eau 6 axiale (par rapport à la turbine 4) est prévue pour l'entrée du fluide à pomper dans la chambre 5. Une partie 7, rapportée sur le corps de pompe 1, comporte deux voies de sortie 8 et 9, qui partent tangentiellement de la périphérie de la chambre 5 dans laquelle est montée la turbine 4. Les deux voies de sortie tangentielles 8 et 9, parallèles entre elles, aboutissent dans une même cavité 10 de forme générale cylindrique, ménagée dans la partie rapportée 7 et ayant son axe 11 orthogonal à l'arbre 3 portant la turbine 4.

La partie rapportée 7 forme encore un premier embout tubulaire de sortie 12, recevant le départ d'un premier circuit d'utilisation du fluide pompé, et un second embout tubulaire de sortie 13, recevant le départ d'un second circuit d'utilisation du fluide pompé. Le premier embout de sortie 12 se prolonge, vers l'intérieur de la cavité 10, par un premier siège annulaire 14, centré sur l'axe 11. D'une façon symétrique, le second embout de sortie 13 se prolonge, vers l'intérieur de la cavité 10, par un second siège annulaire 15, centré sur l'axe 11 et faisant face au premier siège annulaire 14.

A l'intérieur de la cavité 10, entre les deux sièges annulaires 14 et 15, sont montés deux clapets antiretour, réalisés l'un et l'autre sous la forme de membranes élastiquement déformables, respectivement 16 et 17.

Chaque membrane 16 ou 17, en forme générale de disque, possède un bourrelet périphérique 18, une zone intermédiaire tronconique 19 et un plot central 20, les deux membranes 16 et 17 étant montées en sens opposés suivant l'axe 11 de telle sorte que leurs plots centraux 20 respectifs, faisant saillie sur les faces opposées aux sièges annulaires respectifs 14 et 15, soient tournés l'un en direction de l'autre.

Une bague-entretoise 21, montée entre les deux membranes 16 et 17, assure l'immobilisation axiale des bourrelets périphériques 18 des deux membranes 16 et 17, entre elle-même et des zones correspondantes de la partie rapportée 7. Pour des raisons de montage, cette partie rapportée 7 est réalisée en deux pièces, et la bagueentretoise 21 possède un profil dissymétrique, comme le montre la figure 2.

La bague-entretoise 21 possède encore une gorge annulaire périphérique 22, et une série de trous traversants 23 ménagés dans le fond de la gorge 22.

Dans la position de repos de la pompe, les deux membranes 16 et 17 sont appliquées, par leurs zones centrales, sur les sièges annulaires respectifs 14 et 15, les plots centraux 20 respectifs des deux membranes 16 et 17 restant espacés l'un de l'autre. La forme des deux membranes 16 et 17, et leur élasticité propre, maintiennent leur application sur les sièges 14 et 15, avec une légère précontrainte, dans cette position de repos de la pompe.

Lorsque le moteur électrique de la pompe entraîne la turbine 4 dans un premier sens de rotation F1, le fluide admis par l'arrivée 6 est dirigé préférentiellement vers la première voie de sortie tangentielle 8. Compte tenu de l'augmentation de la pression s'exerçant alors dans la cavité 10 sur la zone tronconique 19 de la première membrane 16, celle-ci se déforme en s'éloignant du premier siège annulaire 14, comme montré sur la figure 2. Le fluide propulsé par la turbine 4 peut ainsi s'écouler par le premier embout de sortie 12, pour alimenter le circuit d'utilisation associé.

La déformation de la première membrane 16 déplace axialement son plot central 20 qui s'applique alors contre le plot central 20 de la seconde membrane 17, laquelle est ainsi maintenue en position d'obturation étanche contre le second siège annulaire 15, et interdit toute sortie de fluide par le second embout 13.

Lors de la déformation de la première membrane 16, l'air qui se trouve entre les deux membranes 16 et 17 s'échappe vers l'extérieur, au travers des trous 23 de la bague-entretoise 21, de la gorge 22 de cette bagueentretoise 21, et d'un orifice 24 (voir figure 1) ménagé dans la partie 7.

Lorsque le moteur électrique de la pompe entraîne la turbine 4 dans le second sens de rotation F2, opposé au précédent F1, le fluide admis par l'arrivée 6 est dirigé préférentiellement vers la seconde voie de sortie tangentielle 9. C'est alors la seconde membrane 17 qui est déformée en direction de la première membrane 16, les plots centraux 20 respectifs des deux membranes 16 et 17 se rapprochant toujours l'un de l'autre, mais le fonctionnement étant inversé par rapport à la description précédente : la seconde membrane 17 libère le passage du fluide vers le second embout de sortie 13, pour alimenter le circuit d'utilisation associé, tandis que la première membrane 16 interdit toute sortie de fluide par le premier embout 12.

La figure 3 illustre une variante de la pompe précédemment décrite. Dans cette variante, la bagueentretoise est supprimée entre les deux membranes 16 et 17.

Chaque membrane 16 ou 17 est ici prolongée à sa périphérie, en direction de l'autre membrane, par une portée annulaire 25 pourvue de créneaux sur son bord extrême. Les créneaux des deux portées 25 sont situés en vis-à-vis, de manière à définir des zones de contact de ces portées et, entre les zones de contact, une série d'ouvertures 23. Grâce à d'autres orifices 24, ménagés en correspondance avec les ouvertures 23 dans la partie 7, on réalise la communication entre le volume situé entre les deux membranes 16 et 17, et l'extérieur. Comme on le conçoit aisément, le fonctionnement hydraulique de cette variante reste identique à celui de la première forme de réalisation, décrit ci-dessus de façon détaillée. La figure 3 montre la position occupée par les deux membranes 16 et 17 lorsque la pompe est au repos, les plots centraux 20 respectifs de ces deux membranes étant alors espacés l'un de l'autre.

La figure 4 montre une autre forme de réalisation, dans laquelle les deux membranes 16 et 17 ne sont plus disposées coaxialement, en vis-à-vis, dans une même chambre. Les deux membranes 16 et 17 sont ici disposées sensiblement dans un même plan, avec leurs axes parallèles, dans deux cavités respectives 26 et 27. Ces deux membranes 16 et 17 coopèrent avec deux sièges annulaires respectifs 14 et 15, situés aux extrémités aval des deux voies de sortie tangentielles 8 et 9, dont les axes respectifs sont confondus avec ceux des membranes 16 et 17. Ainsi, la pression du fluide propulsé par la turbine 4 agit ici sur la partie centrale de la membrane 16 ou 17, selon le sens de rotation de cette turbine 4, et l'évacuation du fluide s'effectue vers la périphérie de chaque membrane, ce qui permet d'obtenir une plus forte pression d'ouverture.

Comme précédemment, chaque membrane 16 ou 17 comporte ici un plot central 20, mais en raison de la disposition des membranes, les deux plots centraux 20 ne se font pas face. Une pièce mécanique intermédiaire 28, en forme de levier ou de balancier, est montée pivotante autour d'un point central 29 et comporte, à chaque extrémité, un bossage 30 ou 31 coopérant avec le plot central 20 d'une membrane 16 ou 17. Ainsi, le déplacement d'une membrane 16 ou 17, vers sa position d'ouverture interdit par l'intermédiaire de la pièce 28 l'ouverture du clapet constitué par l'autre membrane.

La pompe centrifuge bi-directionnelle, dont la structure et le fonctionnement ont été précédemment décrits dans le cadre de plusieurs exemples, est applicable plus particulièrement à l'alimentation sélective en liquide de lavage des gicleurs des dispositifs lave-vitre équipant des véhicules automobiles.

Par exemple, le premier circuit d'utilisation, partant de l'embout de sortie 12 associé à la voie de sortie 8, aboutit à au moins un gicleur destiné au lavage du parebrise, et le second circuit d'utilisation, partant de l'embout de sortie 13 associé à la voie de sortie 9, aboutit à au moins un gicleur destiné au lavage de la vitre arrière.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette pompe centrifuge bi-directionnelle qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en modifiant les moyens d'interaction mécanique des deux membranes, ou en faisant agir la pression sur des sections différentes de ces deux membranes, de façon à jouer sur les pressions relatives d'ouverture des clapets.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Pompe centrifuge bi-directionnelle, avec une turbine (4) pouvant être entraînée dans un sens de rotation (F1) ou dans le sens de rotation inverse (F2), et avec deux voies de sortie tangentielles (8,9), telle que, lorsque la turbine (4) est entraînée dans un sens de rotation (F1), le fluide pompé est dirigé préférentiellement vers l'une (8) des deux voies de sortie tangentielles, et que, lorsque la turbine (4) est entraînée dans le sens de rotation inverse (F2), le fluide pompé est dirigé préférentiellement vers l'autre (9) des deux voies de sortie tangentielles, chacune de ces voies de sortie tangentielles (8,9) étant pourvue d'un clapet anti-retour à membrane (16,17), sollicitée à sa périphérie, sur une couronne, par la pression de la pompe et, en son centre, par la pression dans une canalisation (12,13) d'un circuit d'utilisation alimenté par la pompe, ou vice-versa, les deux clapets à membrane (16,17) coopérant avec deux sièges annulaires respectifs (14,15) et ayant une interaction mécanique, telle que l'ouverture de l'un des clapets interdit l'ouverture de l'autre clapet, caractérisée en ce crue chaque clapet anti-retour est constitué par une membrane (16,17) qui est précontrainte, indépendamment de l'autre membrane, dans le sens de son application sur le siège annulaire (14,15) associé, et qui possède, réalisé d'un seul tenant avec cette membrane, un plot central (20) faisant saillie sur sa face opposée au siège annulaire (14,15) correspondant et intervenant pour l'interaction mécanique des deux clapets.

2. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque membrane (16,17), en forme générale de disque, possède un bourrelet périphérique (18) immobilisé axialement, une zone intermédiaire tronconique (19) et une partie centrale pourvue du plot (20) précité.

3. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux membranes (16,17) sont disposées suivant un même axe (11), et en sens opposés, à l'intérieur d'une même cavité (10), leurs plots centraux (20) respectifs étant tournés l'un en direction de l'autre, les deux plots centraux (20) restant espacés l'un de l'autre dans la position de repos de la pompe, mais l'un des plots centraux (20) venant s'appliquer sur l'autre lors de l'ouverture de l'un des clapets.

4. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que l'immobilisation axiale des bourrelets périphériques respectifs (18) des deux membranes coaxiales (16,17) est assurée au moyen d'une bague-entretoise (21), montée entre les deux membranes (16,17) coaxialement à celles-ci.

5. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon la revendication 4, caractérisée en ce que la bagueentretoise (21) comporte au moins un trou traversant (23) pour l'échappement, vers l'extérieur, de l'air se trouvant entre les deux membranes (16,17).

6. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que l'immobilisation axiale des bourrelets périphériques respectifs (18) des deux membranes coaxiales (16,17) est assurée au moyen de portées annulaires (25) prolongeant la périphérie de chaque membrane en direction de l'autre membrane, les deux portées annulaires (25) venant en contact l'une avec l'autre par leurs bords extrêmes.

7. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque portée annulaire (25) est pourvue de créneaux sur son bord extrême, les créneaux des deux portées (25), appartenant respectivement aux deux membranes (16,17), étant situés en correspondance de manière à définir une série d'ouvertures (23) pour l'échappement, vers l'extérieur, de l'air se trouvant entre les deux membranes (16,17).

8. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux membranes (16,17) possèdent une disposition non coaxiale, l'interaction mécanique des deux membranes (16,17) étant assurée par au moins une pièce mécanique intermédiaire (28), coopérant avec les plots centraux (20) respectifs des deux membranes (16,17).

9. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon la revendication 8, caractérisée en ce que les deux membranes (16,17) sont disposées sensiblement dans un même plan, avec leurs axes parallèles, et confondus avec les axes respectifs des deux voies de sortie tangentielles (8,9) de la pompe, dans des cavités respectives (26,27), et en ce que la pièce mécanique intermédiaire (28), en forme de levier ou de balancier, est montée pivotante autour d'un point central (29) et coopère par chacune de ses extrémités (30,31) avec les plots centraux (20) respectifs des deux membranes (16,17).

10. Pompe centrifuge bi-directionnelle selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle est appliquée à l'alimentation sélective en liquide de lavage de gicleurs de dispositifs lave-vitre équipant des véhicules automobiles, le premier circuit d'utilisation associé à une voie de sortie (8) de la pompe aboutissant à au moins un gicleur destiné au lavage du pare-brise, et le second circuit d'utilisation associé à l'autre voie de sortie (9) de la pompe aboutissant à au moins un gicleur destiné au lavage de la vitre arrière.