FR2704278A1 - Variable-output pump for the cooling circuit of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
POMPE A DEBIT VARIABLE POUR CIRCUIT DE REFROIDISSENENT DE MOTEUR A COMBUSTION INTERNE
La présente invention se rapporte- à une pompe à débit variable, notamment utilisée pour faire circuler le liquide de refroidissement d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile.VARIABLE FLOW PUMP FOR COOLING CIRCUIT OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE
The present invention relates to a variable flow pump, in particular used for circulating the coolant of an internal combustion engine of a motor vehicle.
L'invention concerne plus particulièrement une pompe centrifuge dont le débit de pompage varie automatiquement suivant la température du fluide pompé.The invention relates more particularly to a centrifugal pump, the pumping rate of which varies automatically according to the temperature of the pumped fluid.
Généralement le circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne utilisant un liquide de refroidissement, est du type à circulation forcée et comporte donc une pompe centrifuge classiquement entrainée directement par le moteur. I1 en résulte que la vitesse Cl'entraînement et donc le débit de la pompe sont proportionnels au régime de rotation du moteur. Or le régime de rotation du moteur n'est pas très représentatif des besoins de refroidissement du moteur, contrairement à la température du liquide de refroidissement qui est un paramètre beaucoup plus important. Generally the cooling circuit of an internal combustion engine using a coolant, is of the forced circulation type and therefore comprises a centrifugal pump conventionally driven directly by the engine. As a result, the speed C1 and therefore the flow rate of the pump are proportional to the speed of rotation of the motor. However, the engine rotation speed is not very representative of the engine cooling needs, unlike the coolant temperature which is a much more important parameter.
De nombreux systèmes ont donc été développés pour réguler le débit des pompes équipant les circuit de refroidissement des moteurs à combustion interne en fonction de la température du liquide de refroidissement. Many systems have therefore been developed to regulate the flow rate of the pumps equipping the cooling circuits of internal combustion engines as a function of the temperature of the coolant.
On peut ainsi citer l'utilisation de pompes entraînées électriquement et équipées de moteurs à régimes variables contrôlé par des thermostats disposés dans le circuit de refroidissement, mais le coût et le manque de fiabilité de ces appareils en a limité l'application. We can thus cite the use of electrically driven pumps equipped with variable speed motors controlled by thermostats arranged in the cooling circuit, but the cost and the unreliability of these devices have limited their application.
On peut également cité le document Fr-A2.681.906 qui a trait à une pompe centrifuge pour circuit de liquide de refroidissement de moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules routiers, qui comporte classiquement un corps pourvu d'une chambre de pompage dans laquelle est disposé un rotor muni d'une pluralité d'aubes entraînées mécaniquement à partir de l'arbre moteur. Cette pompe est caractérisée en ce qu'elle comporte un élément de paroi latérale s'étendant au voisinage de la surface de révolution décrite par les aubes, qui est apte à se déplacer sous l'action d'un dispositif de poussée thermosensible de manière à pouvoir ajuster la distance séparant l'élément de paroi et la surface de révolution décrite par les aubes et ainsi agir sur le rendement de la pompe. One can also cite the document Fr-A2.681.906 which relates to a centrifugal pump for a coolant circuit of an internal combustion engine, fitted in particular to road vehicles, which conventionally comprises a body provided with a pumping chamber in which is arranged a rotor provided with a plurality of vanes mechanically driven from the motor shaft. This pump is characterized in that it comprises a side wall element extending in the vicinity of the surface of revolution described by the blades, which is able to move under the action of a thermosensitive pushing device so as to be able to adjust the distance between the wall element and the surface of revolution described by the vanes and thus act on the efficiency of the pump.
La présente invention a pour but d'améliorer le concept de régulation thermosensible divulgué dans le document précédent en proposant une nouvelle pompe de réalisation encore plus simple, fiable et économique. The aim of the present invention is to improve the concept of thermosensitive regulation disclosed in the previous document by proposing a new production pump which is even more simple, reliable and economical.
La pompe centrifuge selon l'invention est destinée à un circuit de liquide de refroidissement de moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules automobiles ou routiers. Elle comporte un corps pourvu d'une chambre de pompage dans laquelle est disposé un rotor muni d'une pluralité d'aubes, ce rotor étant accouplé en rotation à un arbre d'entraînement. The centrifugal pump according to the invention is intended for a coolant circuit of an internal combustion engine, fitted in particular to motor or road vehicles. It comprises a body provided with a pumping chamber in which is disposed a rotor provided with a plurality of blades, this rotor being coupled in rotation to a drive shaft.
Selon l'invention, la pompe centrifuge est caractérisée en ce que le rotor est- monté coulissant le long de son arbre d'entraînement entre une première position limite, où le rotor est positionné à l'extérieur de la chambre de pompage, et une seconde position limite, où le rotor est positionné dans la chambre de pompage, et en ce que le rotor est soumis à l'action de moyens de manoeuvre pilotés par au moins un paramètre caractéristique du fonctionnement du moteur, pour l'amener vers l'une ou l'autre des deux positions limites. According to the invention, the centrifugal pump is characterized in that the rotor is slidably mounted along its drive shaft between a first limit position, where the rotor is positioned outside the pumping chamber, and a second limit position, where the rotor is positioned in the pumping chamber, and in that the rotor is subjected to the action of operating means controlled by at least one parameter characteristic of the operation of the motor, to bring it towards the either of the two limit positions.
Le déplacement du rotor le long de son arbre d'entraînement pour l'amener hors de la chambre de pompage permet ainsi d'agir sur le rendement de la pompe et donc de faire varier automatiquement le débit de la pompe en fonction de paramètres prédéterminés caractéristiques du fonctionnement du moteur et plus particulièrement de son refroidissement. The displacement of the rotor along its drive shaft to bring it out of the pumping chamber thus makes it possible to act on the efficiency of the pump and therefore to automatically vary the flow rate of the pump as a function of predetermined characteristic parameters. the operation of the engine and more particularly its cooling.
Selon une autre caractéristique de la pompe selon l'invention, le dispositif actionneur est piloté par la seule température du liquide de refroidissement traversant la chambre de pompage. According to another characteristic of the pump according to the invention, the actuator device is controlled by the sole temperature of the coolant passing through the pumping chamber.
Selon une autre caractéristique de la pompe selon l'invention, le dispositif actionneur est formé par des moyens de poussée thermosensibles agissant sur le rotor à l'encontre de l'action d'un ressort de rappel.According to another characteristic of the pump according to the invention, the actuator device is formed by thermosensitive thrust means acting on the rotor against the action of a return spring.
Selon un mode de réalisation de l'invention les moyens de poussée sont formés d'au moins un thermo-poussoir à cire, comprenant un boîtier dans lequel un piston est monté coulissant, une -chambre de pression remplie de cire s'étendant entre le fond du boîtier et le piston, le boîtier étant logé dans le conduit d'entrée de la pompe de façon que l'extrémité libre du piston soit apte à venir au contact du rotor. According to one embodiment of the invention, the pushing means are formed of at least one wax thermo-pusher, comprising a housing in which a piston is slidably mounted, a pressure chamber filled with wax extending between the bottom of the housing and the piston, the housing being housed in the inlet pipe of the pump so that the free end of the piston is able to come into contact with the rotor.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale de la pompe centrifuge selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will be highlighted in the following description given by way of nonlimiting example with reference to the appended drawing in which:
Figure 1 is a partial view in longitudinal section of the centrifugal pump according to the invention.
Conformément à la figure 1, on a représenté en détail une forme de réalisation d'une pompe à eau utilisée dans le système de refroidissement d'un moteur à combustion interne, équipant notamment les véhicules automobiles ou routiers. In accordance with Figure 1, there is shown in detail an embodiment of a water pump used in the cooling system of an internal combustion engine, fitted in particular to motor or road vehicles.
La pompe comporte un corps de pompe 1 pièce principale formant l'enveloppe externe de la pompe. The pump comprises a pump body 1 main part forming the external casing of the pump.
Une chambre de pompage 4 est ménagée à l'intérieur du corps 1. Un arbre d'entraînement étagé 3 tourillonne dans un palier correspondant agencé dans le corps 1. Une partie 32 de l'arbre se termine à l'intérieur du corps 1 et entraîne en rotation une turbine ou rotor 2.A pumping chamber 4 is provided inside the body 1. A stepped drive shaft 3 rotates in a corresponding bearing arranged in the body 1. A part 32 of the shaft ends inside the body 1 and rotates a turbine or rotor 2.
Le rotor 2 est essentiellement constitué d'un moyeu 21 auquel sont rattachées une pluralité d'aubes 22 disposées en saillies. Le nombre, la dimension et la forme des aubes 22 dépendent du type de liquide de refroidissement utilisé, de la configuration de la chambre de pompage 4 et du débit désiré. L'arbre 3 est entraîné depuis le vilebrequin du moteur par un pignon approprié 8 ou dispositif analogue monté sur son extrémité qui est à l'opposé de l'extrémité supportant le rotor 2. The rotor 2 essentially consists of a hub 21 to which are attached a plurality of blades 22 arranged in projections. The number, size and shape of the vanes 22 depend on the type of coolant used, the configuration of the pumping chamber 4 and the desired flow rate. The shaft 3 is driven from the crankshaft of the engine by a suitable pinion 8 or similar device mounted on its end which is opposite the end supporting the rotor 2.
La chambre de pompage 4 comporte une paroi latérale de révolution encore appelée contre aubage, qui s'étend au voisinage de la surface de révolution décrite par les aubes 22 du rotor en tournant. L'espace entre la paroi et les aubes constitue l'entrefer dont les dimensions influent directement sur le débit de la pompe. The pumping chamber 4 has a side wall of revolution also called against blading, which extends in the vicinity of the surface of revolution described by the blades 22 of the rotor when rotating. The space between the wall and the blades constitutes the air gap, the dimensions of which directly affect the flow rate of the pump.
Conformément à l'invention, le rotor 2 est monté coulissant le long de la partie 32 de l'arbre délimitée d'un côté par l'extrémité de ce dernier, positionnée en dehors de la chambre de pompage 4 dans le conduit d'entrée 7 du liquide qui s'étend coaxialement à l'arbre, et de l'autre par un épaulement 31. Cette partie 32 de l'arbre 3 présente une nervure longitudinale extérieure non figurée, pénétrant dans une rainure correspondante du moyeu 21, de façon à permettre l'accouplement en rotation de l'arbre 3 et du rotor 2, tout en autorisant le déplacement en translation du rotor 2 le long de l'arbre 3. According to the invention, the rotor 2 is slidably mounted along the part 32 of the shaft delimited on one side by the end of the latter, positioned outside the pumping chamber 4 in the inlet duct 7 of the liquid which extends coaxially to the shaft, and on the other by a shoulder 31. This part 32 of the shaft 3 has an external longitudinal rib, not shown, penetrating into a corresponding groove in the hub 21, so to allow the rotational coupling of the shaft 3 and the rotor 2, while allowing the translational movement of the rotor 2 along the shaft 3.
Le rotor 2 monté ainsi coulissant, est soumis à l'action de moyens de manoeuvre, en l'occurrence à l'action antagoniste d'un ressort de poussée 5 et d'un actionneur thermosensible 6, l'actionneur 6 tendant à repousser le rotor-dans sa chambre de pompage 4 à l'encontre de l'action de l'action du ressort de rappel 5. The rotor 2 mounted thus sliding, is subjected to the action of operating means, in this case to the antagonistic action of a thrust spring 5 and of a thermosensitive actuator 6, the actuator 6 tending to push back the rotor-in its pumping chamber 4 against the action of the action of the return spring 5.
Le ressort de rappel 5 est disposé autour de l'arbre 3, une extrémité en appui contre l'épaulement 31 porté par l'arbre et l'autre extrémité en appui contre le moyeu 21 du rotor 2. The return spring 5 is arranged around the shaft 3, one end bearing against the shoulder 31 carried by the shaft and the other end bearing against the hub 21 of the rotor 2.
L'actionneur thermosensible est lui formé par un thermo-poussoir à cire 6. Ce thermo-poussoir 6 est constitué par un boîtier 60 dans lequel un piston 62, présentant un évidement cylindrique borgne de diamètre intérieur correspondant à celui de la partie 32 de l'arbre, nervure comprise, est monté coulissant sous l'action d'une chambre de pression 63 remplie de cire s'étendant entre le fond du boîtier 60 et le piston 62. L'extrémité annulaire du piston 62 est apte à venir en appui contre le moyeu 21 du rotor 2 et à déplacer le rotor 2 le long de l'arbre 3 celui-ci se logeant alors librement à l'intérieur de la jupe cylindrique.The thermosensitive actuator is itself formed by a wax thermo-pusher 6. This thermo-pusher 6 is constituted by a housing 60 in which a piston 62, having a blind cylindrical recess of internal diameter corresponding to that of the part 32 of the 'shaft, rib included, is slidably mounted under the action of a pressure chamber 63 filled with wax extending between the bottom of the housing 60 and the piston 62. The annular end of the piston 62 is capable of coming to bear against the hub 21 of the rotor 2 and to move the rotor 2 along the shaft 3 the latter then being freely housed inside the cylindrical skirt.
Le boîtier 60 est positionné dans le conduit d'entrée 7, dans le prolongement de l'arbre 3 au moyen de nervures de positionnement 61, de façon à être en permanence balayé par le liquide de refroidissement pénétrant dans la pompe. The housing 60 is positioned in the inlet duct 7, in the extension of the shaft 3 by means of positioning ribs 61, so as to be constantly swept by the coolant entering the pump.
Conformément à la description donnée cidessus, le fonctionnement de la pompe centrifuge selon l'invention est le suivant. According to the description given above, the operation of the centrifugal pump according to the invention is as follows.
Le liquide pénétrant dans le conduit d'entrée 7 de la pompe, baignés constamment le boîtier 60. Tant que le liquide de refroidissement n'atteint pas la température de déclenchement de la cire contenue dans le thermo-poussoirs 6, confère figure 1, le rotor 2 est soumis à la seule pression du ressort de rappel 5 et occupe une première position limite au voisinage de l'extrémité de l'arbre 3 et en dehors de la chambre de pompage 4. The liquid entering the inlet duct 7 of the pump, constantly bathing the housing 60. As long as the coolant does not reach the temperature for triggering the wax contained in the thermo-pushers 6, see FIG. 1, the rotor 2 is subjected to the only pressure of the return spring 5 and occupies a first limit position in the vicinity of the end of the shaft 3 and outside of the pumping chamber 4.
Dans cette position et quelque soit le régime de rotation de la pompe le débit de liquide pompé est extrêmement faible. Il s'ensuit une montée en température du moteur et donc de meilleures performances de ce dernier notamment en terme d'émission de polluants.In this position and whatever the rotation speed of the pump, the flow rate of pumped liquid is extremely low. It follows a rise in temperature of the engine and therefore better performance of the latter in particular in terms of emission of pollutants.
L'augmentation de la température du liquide de refroidissement provoque la dilatation de la cire contenue dans la chambre de pression 63 ce qui entraîne le déplacement du piston 62 qui repousse alors le rotor 2 vers la chambre de pompage 4, à l'encontre de l'action du ressort de rappel 5. The increase in the temperature of the coolant causes the wax contained in the pressure chamber 63 to expand, which causes the piston 62 to move, which then pushes the rotor 2 towards the pumping chamber 4, against the action of the return spring 5.
Lorsque la cire est totalement dilatée, le rotor 2 occupe alors sa seconde position limite à l'intérieur de la chambre de pompage 4. Le positionnement du rotor 2 dans la chambre de pompage 4 assure alors le plein rendement de la pompe. L'augmentation du débit permet ainsi l'évacuation des calories et répond à l'augmentation de la température du liquide de refroidissement. When the wax is fully expanded, the rotor 2 then occupies its second limit position inside the pumping chamber 4. The positioning of the rotor 2 in the pumping chamber 4 then ensures full performance of the pump. The increase in flow thus allows the evacuation of calories and responds to the increase in the temperature of the coolant.
La pompe suivant l'invention permet donc l'obtention d'un débit variable et ce grâce au déplacement du rotor 2 le long de l'arbre 3 en fonction de la température du liquide de refroidissement. Il est donc possible d'adapter les performances débits, pressions et puissances de la pompe indépendamment de la vitesse d'entraînement de l'arbre 3. The pump according to the invention therefore makes it possible to obtain a variable flow rate, thanks to the displacement of the rotor 2 along the shaft 3 as a function of the temperature of the coolant. It is therefore possible to adapt the flow, pressure and power performances of the pump independently of the drive speed of the shaft 3.
Le paramètre de fonctionnement du moteur choisi pour piloter les moyens de manoeuvre et donc le déplacement du rotor est la température car il représente le mieux les besoins en refroidissement du moteur et est facilement accessible. The operating parameter of the engine chosen to control the maneuvering means and therefore the displacement of the rotor is the temperature because it best represents the cooling needs of the engine and is easily accessible.
Le choix de la cire contenue dans les thermo-poussoirs est effectué de façon à choisir la température de déclenchement comprise entre 80 et 900C. On pourra toutefois affiner ce choix en fonction des caractéristiques de fonctionnement du moteur considéré, et notamment prévoir une dilatation plus ou moins progressive, permettant de moduler la montée en débit de la pompe. The choice of wax contained in the thermo-pushers is made so as to choose the triggering temperature between 80 and 900C. We can however refine this choice according to the operating characteristics of the motor considered, and in particular provide for a more or less gradual expansion, making it possible to modulate the increase in flow rate of the pump.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.
Claims (1)
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|---|---|---|---|
| FR9304810A FR2704278B1 (en) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | VARIABLE FLOW PUMP FOR COOLING CIRCUIT OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE. |
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| FR2704278A1 true FR2704278A1 (en) | 1994-10-28 |
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| FR9304810A Expired - Fee Related FR2704278B1 (en) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | VARIABLE FLOW PUMP FOR COOLING CIRCUIT OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE. |
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|---|---|
| FR (1) | FR2704278B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2816299A3 (en) | 2000-11-08 | 2002-05-10 | Somfy | Tube for rolling up cloth or roller blind has longitudinal slot in which connector may be mounted to fasten cloth to tube |
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1993
- 1993-04-23 FR FR9304810A patent/FR2704278B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| FR2704278B1 (en) | 1995-06-16 |
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