FR2768192A1 - Pompe turbine a rendement ameliore notamment pour reservoir de carburant de vehicule automobile - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une pompe turbine comprenant un boitier (100) formant stator et un rotor (200) à aubes (220, 230) caractérisée par le fait que le rotor (200) possède deux séries annulaires d'aubes (220, 230) concentriques respectivement radialement interne et externe, pour définir un trajet de carburant passant alternativement par les canaux (222) définis par les aubes (220) radialement internes et par les canaux (232) définis par les aubes (230) radialement externes et que les canaux (222, 232) formés par le rotor (200) coopèrent avec des canaux auxiliaires (122, 132) ménagés dans le stator et qui possédent des murets (127, 137) inclinés par rapport à une direction radiale afin de guider le carburant entre les canaux (222) définis par les aubes radialement internes (220) et les canaux (232) définis par les aubes (230) radialement externes.

Description

La présente invention concerne le domaine des pompes turbines pour le pompage de carburant dans un réservoir de véhicule automobile.

On a déjà proposé de nombreuses pompes à cet effet. Des exemples de telles pompes connues sont décrits dans les documents FR-A-2 714 121, FR-A-2 711 741, FR-A-2 713 714, FR-A-2 720 118, FR-A-2 722 536 et
FR-A-2 685 937.

D'une façon générale ces pompes comprennent un carter qui loge un moteur électrique d'entrainement et un ensemle de pompage entraîné par ce moteur et situé à la base dudit carter.

Cependant à la connaissance des inventeurs aucune des pompes jusqu'ici proposées ne donne totalement satisfaction, notamment quant au rendement.

Le but principal de la présente invention est de proposer une nouvelle pompe permettant d'améliorer le rendement par rapport aux pompes connues.

Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention, gracie à une pompe turbine, notamment pour réservoir de carburant de véhicule automobile, comprenant un boitier formant stator et un rotor à aubes monté à rotation par rapport au boitier et définissant un trajet de montée en pression et d'écoulement entre une entrée et une sortie, caractérisée par le fait que le rotor possède deux séries annulaires d'aubes concentriques respectivement radialement interne et radialement externe, pour définir un trajet de carburant passant alternativement par les passages définis par les aubes radialement internes et par les passages définis par les aubes radialement externes de sorte que ce trajet suive une configuration généralement en hélice s'appuyant sur une enveloppe annulaire et que les passages formés par le rotor coopèrent avec des canaux auxiliaires ménagés dans le stator et qui possédent des murets inclinés par rapport à une direction radiale afin de guider le carburant entre les passages définis par les aubes radialement internes et les passages définis par les aubes radialement externes.

Comme on l'expliquera par la suite, le pas des murets peut être différent de celui des aubes formant les passages dans le rotor
Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, il est prévu de tels canaux auxiliaires munis de murets dans deux coupelles disposées respectivement de part et d'autre du rotor.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les murets prévus sur les deux coupelles sont respectivement croisés entre eux
Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les deux séries d'aubes du rotor sont incurvées et inclinées dans des sens respectivement opposées d'une série à l'autre.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels
- la figure 1 annexée représente une vue schématique en perspective éclatée des moyens essentiels d'une pompe conforme à la présente invention,
- la figure 2 représente une seconde vue schématique en perspective éclatée, opposée à celle de la figure 1, des mêmes moyens essentiels de la pompe conforme à la présente invention,
- la figure 3 illustre schématiquement le trajet suivi par le carburant dans la chambre de pompage,
- la figure 4 représente une vue partielle de ce trajet,
- la figure 5 représente une vue d'un rotor conforme à une variante de la présente invention,
- les figures 6 et 7 représentent respectivement des vues en plan interne de coupelle inférieure et supérieure d'une telle pompe conforme à la présente invention.

- la figure 8a représente une illustration développée sur un plan, des aubes radialement internes observées en vue latérale perpendiculairement à l'axe de rotation, selon un premier mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 8b représente une illustration similaire développée sur un plan, des aubes radialement externes observées en vue latérale perpendiculairement à l'axe de rotation, selon le même premier mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 9a représente une illustration développée sur un plan, des aubes radialement internes observées en vue latérale perpendiculairement à l'axe de rotation, selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 9b représente une illustration similaire développée sur un plan, des aubes radialement externes observées en vue latérale perpendiculairement à l'axe de rotation, selon le même deuxième mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 10 représente une vue partielle dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation des aubes conformes à la présente invention,
- la figure 11 représente une vue similaire dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation, de murets conformes à la présente invention, prévus sur le stator de la pompe,
- la figure 12 illustre une variante de profil d'aube conforme à la présente invention,
- les figures 13a et 13b représentent des vues similaires aux figures 8 et 9 respectivement d'aubes radialement internes et radialement externes, conformes à une variante de la présente invention,
- les figures 14 et 15 illustrent schématiquement le trajet de filets de carburant dans la chambre de pompage, respectivement en l'absence de murets et en présence de murets conformes à la présente invention,
- la figure 16 illustre schématiquement la structure d'un outil de moulage conforme à la présente invention, et
- les figures 17, 18 et 19 représentent trois vues en coupe transversale d'une coupelle inférieure conforme à la présente invention selon les vues illustrées respectivement sous les références XVII, XVIII et Mx sur la figure 6 (la figure 17 étant à une échelle double des figures 18 et 19).

On va tout d'abord décrire la structure générale de la pompe conforme à la présente invention.

La pompe illustrée sur les figures annexées comprend un stator 100 et un rotor 200.

Le stator 100 est formé d'une bague 110 prise en sandwich entre deux flasques ou coupelles 120, 130 respectivement supérieur et inférieur.

Le stator 100 définit ainsi une chambre circulaire centrée sur un axe 0-0 apte à recevoir le rotor 200 à rotation autour de cet axe 0-0.

Sur les figures annexées, le sens de rotation du rotor 200 est référencé S.

La bague 110 et les coupelles 120 et 130 sont fixées entre elles par tous moyens appropriés.

Le rotor 200 est formé d'un plateau circulaire 210 dont l'épaisseur est égale au jeu près à l'épaisseur de la bague 110 et dont le plus grand rayon externe est égal au jeu près au rayon interne de la bague 110.

Le plateau 210 est entrainé à rotation autour de l'axe GO par tous moyens appropriés. De préférence le plateau 210 est entrainé par un moteur électrique (non représenté sur les figures annexées) dont l'arbre de sortie est en prise avec le moyeu du plateau 210. Pour celà le plateau 210 est muni en son centre d'une structure non symétrique de révolution 240.

Il s'agit d'un orifice délimité par deux plans diamétralement opposés reliés entre eux par leurs extrémités par des calottes semi-cylindriques, selon la représentation particulière donnée sur les figures annexées. Cependant cette représentation particulière n'est aucunement limitative.

Bien entendu l'une au moins des coupelles 120, 130 doit être munie d'un orifice central traversant pour permettre l'accès et l'entrainement de cette structure 240.

Le plateau 210 est muni de deux séries annulaires d'aubes concentriques 220 et 230. Les aubes 220 et 230 sont ainsi disposées selon deux ensembles annulaires respectivement interne et externe définissant chacun des séries de passages 222, 232 traversant le plateau 210 suivant une direction générale correspondant à son épaisseur.

Les deux séries d'aubes 220 et 230 sont disposées respectivement radialement sur l'intérieur et sur l'extérieur d'un anneau 250. Les aubes 230 font saillie dans une direction générale radiale sur la périphérie extérieure de l'anneau 250. Les aubes 220 assurent la liaison entre la périphérie intérieure de l'anneau 250 et la périphérie du plateau central 210. Ainsi les aubes 220 définissent une série annulaire de passages 222 traversant le rotor 200 selon son épaisseur, mais fermés en périphérie, tandis que les aubes 230 définissent une série annulaire de passages 232 traversant le rotor 200 selon son épaisseur, mais ouverts également radialement vers l'extérieur.

En variante, comme on l'a illustré sur la figure 5, le rotor 200 peut être muni d'un anneau externe 260 disposé radialement sur l'extérieur des aubes 230. Dans ce cas les aubes 230 assurent la liaison entre la périphérie externe de l'anneau 250 et la périphérie interne de l'anneau 260. Un tel anneau externe 260 permet une meilleure tenue mécanique pour les aubes 230 et permet de limiter les contraintes appliquées sur la bague 110. Bien entendu les dimensions de la bague 110 et des coupelles 120 et 130 doivent être adaptées en conséquence de sorte que des canaux 122, 132 formés dans les coupelles 120, 130, dont la structure et la fonction seront précisées par la suite, soient disposés en regard des passages 222, 232 formés par les aubes 220 et 230.

A titre d'exemple non limitatif, les deux anneaux 250 et 260 peuvent possèder chacun une dimension radiale de l'ordre de 0,8mm.

Plus précisément ces aubes 220 et 230 sont adaptées pour imposer au carburant mis en circulation et en pression à l'intérieur de la pompe, un trajet généralement en hélice s'appuyant sur une enveloppe annulaire et passant successivement et alternativement par des passages internes 222 et par des passages externes 232. Cette enveloppe annulaire du trajet suivi par le carburant est définie, pour sa portion radialement interne par les passages 222 délimités par les aubes radialement internes 220, pour sa portion radialement externe par les passages 232 délimités par les aubes radialement externes 230, et pour ses zones de liaison entre ces portions radialement interne et externe, par des canaux auxiliaires semi-annulaires 122, 132 délimités respectivement par les coupelles 120 et 130, sur leurs faces en regard, dirigées vers le rotor 200.

Ces canaux 122, 132 sont visibles notamment sur les figures 6 et 7 annexées.

La section droite des canaux 122, 132 peut faire l'objet de diverses variantes. De préférence, comme on l'a illustré sur les figures 17 et 18 notamment, ces canaux 122, 132 ont une section droite en forme de demi-ellipse, c'est à dire qu'il présente une courbure continue, de rayon décroissant, à partir du milieu du fond desdits canaux vers les bords libres de ceux-ci coïncidant avec la surface interne des coupelles 120, 130 (par opposition à des canaux connus dont la section droite est délimitée par un segment de base rectiligne prolongé de part et d'autre par des secteurs de cercles). Par ailleurs la section droite des canaux 122, 132 est de préférence symétrique par rapport à un plan médian orthogonal à cette surface interne des coupelles 120, 130.

Le rayon radialement interne des canaux 122, 132 est complémentaire du plus petit rayon radialement interne des aubes 220, tandis que le rayon radialement externe des canaux 122, 132 est complémentaire du plus grand rayon radialement externe des aubes 230.

Un orifice d'entrée 134 traverse dans une direction générale axiale la coupelle inférieure 130 et débouche sur une extrémité du canal 132, tandis qu'un orifice de sortie 124 traverse dans une direction générale axiale la coupelle supérieure 120 et débouche sur l'autre extrémité du canal 122.

Plus précisément pour ne pas perturber l'écoulement du carburant dans la chambre de pompage, de préférence les orifices d'entrée 134 sont inclinés de l'ordre de 30 à 75", très préférentiellement de l'ordre de 53" par rapport à un axe orthogonal à l'axe de rotation GO, tandis que les orifices de sortie 124 sont inclinés de l'ordre de 10 à 45 , très préférentiellement de l'ordre de 15 à 20 par rapport à un axe orthogonal à l'axe de rotation O-O. L'inclinaison précitée de l'orifice d'entrée 1345 peut notamment être observé sur la figure 19.

Ainsi le carburant qui pénètre par l'entrée 134, est entrainé selon le trajet en hélice-annulaire précité et atteint l'orifice de sortie 124.

Plus précisément, à partir de l'entrée 134, le canal 132 formé dans la coupelle inférieure 130 possède un tronçon initial 1320 de section décroissante débouchant sur une zone de transition référencée 1321, suivie d'une portion de section constante 1322, pour finir avec une portion de section décroissante 1323. Partant de la sortie 124 taillée dans la coupelle supérieure 120, le canal 122 présente un tronçon initial de section déroissante 1220, suivi d'une portion de section constante 1221, pour se terminer par une section décroissante 1222. Selon une variante les tronçons 1221 et 1322 peuvent présenter une section légèrement décroissante lorsqu'on se dirige resepctivement vers les tronçons 1220 et 1323.

Selon une autre variante de la présente invention, le canal 132 conçu pour conduire le carburant des passages 232 radialement externes vers les passages 222 radialement internes, en l'espèce le canal 132 formé dans la coupelle inférieure 130, possède une section droite supérieure à celle du canal 122 formé dans la coupelle supérieure 120.

On notera que les canaux 122, 132 couvrent un secteur angulaire inférieur à 360" autour de l'axe SO.

Selon la représentation donnée sur les figures annexées, les tronçons utiles 1224, 1324 de ces canaux semi-annulaires 122 et 132, c'est à dire les tronçons dans lesquels est opérée la montée en pression du carburant, couvrent un angle de l'ordre de 270 autour de l'axe de rotation 0-0.

On notera sur les figures 6 et 7 la présence de 4 vasques 1201, 1202, 1203 et 1204, 1301, 1302, 1303 et 1304 formées en creux dans les surfaces internes de chaque coupelle 120, 130. Ces vasques sont conçues pour être mises sous pression de carburant à partir des canaux 122, 132 pour former des paliers hydrostatiques soutenant le rotor 200 dans sa rotation autour de l'axe ao.

Le trajet en hélice-annulaire est schématisé sur la figure 3 et illustré partiellement plus en détail sur la figure 4.

Selon le mode de réalisation particulier illustré sur les figures annexées, le carburant qui pénètre dans la chambre de la pompe par l'entrée 134 atteint en premier lieu le canal 132 formé dans la coupelle inférieure 130, et de là gagne un passage 222 formé par les aubes 220, puis le canal 122 formé dans le flasque supérieur 120, un passage 232 formé par les aubes externes 230, le canal 132 formé par le flasque inférieur 130, puis à nouveau un passage 222 et ainsi de suite jusqu'à atteindre la sortie 124.

Pour garantir une position relative correcte des coupelles 120 et 130 (les passages 122 et 132 doivent être positionnnés exactement en regard), les coupelles 120 et 130 sont de préférence munies sur leur surface externe de moyens d'indexage ou détrompeurs. De tels moyens sont schématisés sur les figures annexées sous forme d'au moins une rainure 126, 136 ménagée dans la périphérie extérieure des coupelles 120, 130, lesquelles rainures sont destinées à être alignées lors de l'assemblage et de l'immobilisation relative des coupelles 120 et 130 pour recevoir une clavette. De même la bague 110 est de préférence munie d'une rainure externe 112 destinée à être alignée avec les rainures 126, 136 pour recevoir la clavette précitée.

Selon une variante de réalisation, la bague 110 peut être intégrée à l'une des coupelles 120, 130.

Pour éviter que le carburant ne suive intégralement le rotor 200 dans son mouvement de rotation et aille ainsi trop rapidement de l'entrée 134 vers la sortie 124, les canaux auxiliaires 122 et 132 ménagés dans les coupelles 120 et 130 du stator 100 possédent des murets 127, 137 inclinés par rapport à une direction radiale. Ces murets 127, 137 imposent ainsi au carburant un trajet qui passe successivement par des paires de passages 222 et 232 radialement internes et radialement externes.

On a ainsi schématisé sur la figure 14 le trajet de filets de carburant dans la chambre de pompage en l'absence de tels murets et sur la figure 15 le trajet des mêmes filets de carburant grâce à la présence des murets 127, 137. L'homme de l'art comprendra à l'examen comparé des figures 14 et 15 que les murets 127 et 137 imposent une circulation du carburant par les passages 222 et 232 et par conséquent une montée en pression du carburant supérieure à la montée en pression susceptible d'être obtenue en l'absence de tels murets.

De préférence les murets 127 et 137 sont formés de parois planes parallèles à l'axe de rotation O-O et inclinés par rapport à une direction radiale, comme on l'a indiqué précédemment.

Il est ainsi défini entre deux murets 127 ou 137 adjacents inclinés par rapport à une direction radiale, des rainures 128, 138 aptes à guider le carburant entre les passages 222 définis par les aubes radialement internes 220 et les passages 232 définis par les aubes radialement externes 230.

La section droite des rainures 128, 138 peut faire l'objet de nombreuses variantes selon la géométrie de la paroi de fond de celles-ci.

On peut ainsi concevoir des rainures 128, 138 de section droite triangulaire ou semi circulaire ou arrondie, notamment.

Cependant dans le cadre de la présente invention, de préférence, les rainures 128 et 138 présentent une section droite de contour rectangulaire > délimité par une surface de base perpendiculaire à l'axe de rotation ao et deux flancs définis par les murets 127 ou 137.

De préférence chacun des canaux auxiliaires 122 et 132 est muni de tels murets 127, 137.

Le pas des murets 127, 137 peut être identique à celui des aubes 220, 230. Cependant cette égalité de pas n'est pas obligatoire dans le cadre de la présente invention.

Ces murets 127, 137 prévus sur les deux coupelles 120, 130 sont respectivement croisés entre eux pour assurer un guidage du carburant correct. Ainsi si l'on observe les murets 137 prévus sur la coupelle inférieure 130, selon une direction allant de la coupelle supérieure 120 vers la coupelle inférieure 130, les murets 137 se déploient dans un sens anti-trigonométrique lorsque l'on se déplace radialement vers l'extérieur.

Inversement les murets 127 prévus sur la coupelle supérieure 120 observés selon la même direction se déploient dans un sens trigonométrique lorsque l'on se déplace radialement vers l'extérieur.

Ainsi les murets 127 guident le carburant de la sortie d'un passage 222 radialement interne, vers l'entrée d'un passage 232 radialement externe, tandis que les murets 137 guident le carburant de la sortie d'un passage 232 radialement externe, vers l'entrée d'un passage 232 radialement interne.

A titre d'exemple non limitatif: - le nombre de murets 127 et 137 est de 16 sur chaque coupelle 120, 130, - les rayons d'entrée et de sortie r5 et r6 des murets 127 et 137, sont de 13 et 16mm, - la hauteur des murets 127 et 137, considérée parallèlement à l'axe de rotation & O est de l'ordre de quelques 10sèmes de mm, - les angles d'entrée C1 et de sortie C2 des murets 127 et 137 sont compris entre -90" et + 90 par rapport à une tangente à la périphérie des canaux 122 et 132, en étant de préférence de l'ordre de + 45C par rapport à cette tangente, - les épaisseurs des parois formant les murets 127, 137 à l'entrée et à la sortie sont de l'ordre de 0,3 mm - les murets 127, 137 se raccordent à la paroi interne des canaux 122, 132 avec un congé de l'ordre de 0,2mm et - l'angle ouvert D défini entre deux murets adjacents 127 ou 137, à partir de l'axe O-O, est de l'ordre de 12".

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le sommet des murets 127, 137 n'est pas coplanaire des surfaces internes des coupelles 120, 130, mais situé en retrait de ces surfaces internes, par exemple d'un intervalle de l'ordre de 0,1mu, comme on le voit par exemple sur la figure 17.

Dans le cadre de la présente invention les aubes concentriques 220 et 230 sont incurvées et inclinées dans des sens respectivement opposées d'une série à l'autre.

Ainsi selon le mode de réalisation particulier illustré sur les figures annexées, pour une rotation du rotor 200 dans le sens S et pour un sens d'hélice donné, les aubes internes 220 se déploient dans le sens S lorsque l'on se déplace de la coupelle supérieure 120 vers la coupelle inférieure 130. Et inversement les aubes externes 230 se déploient dans le sens opposé à S, c'est à dire dans un sens horaire, lorsque l'on se déplace de la même façon de la coupelle supérieure 120 vers la coupelle inférieure 130. L'inclinaison des aubes est inversée si l'un du sens de rotation S du rotor ou de l'hélice, est inversé.

On notera de plus que dans le cadre de la présente invention, de préférence les aubes 220, 230 ont leur concavité dirigée vers l'avant, en référence au sens de déplacement S du rotor 200.

Plus précisément encore les surfaces intrados 2200, 2300 et extrados 2202, 2302 des aubes 220 et 230 sont de préférence définies par des génératrices rectilignes, radiales par rapport à l'axe de rotation O-O et qui s'appuient sur des courbes lorsque lesdites génératrices sont déplacées le long de l'axe CD.

Sur les figures annexées, les bords d'attaque des aubes 220 et 230 sont référencés 2204 et 2304, tandis que les bords de fuite des mêmes aubes 220 et 230 sont référencés 2206 et 2306. Pour les aubes internes 220, les bords d'attaque 2204 sont situés sur la surface inférieure du rotor 200, tandis que les bords de fuite 2206 sont situés sur la surface supérieure du rotor 200. Inversement pour les aubes externes 230, les bords d'attaque 2304 sont situés sur la surface supérieure du rotor 200, tandis que les bords de fuite 2306 sont situés sur la surface inférieure du rotor 200.

Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 8a et 8b annexées, les surfaces intrados 2200 et 2300 et les surfaces extrados 2202 et 2302 ont des courbures identiques.

Par contre selon le mode réalisation illustré sur les figures 9a et 9b, les surfaces intrados 2200 et les surfaces extrados 2202 des aubes internes 220 sont identiques entre elles, tandis que les surfaces intrados 2300 et les surfaces extrados 2302 des aubes externes 230 ont des courbures identiques entre elles, mais de rayon différent de celles des surfaces intrados 2200 et des surfaces extrados 2202 des aubes internes 220 précitées.

On notera par ailleurs que selon le mode de réalisation illustré sur les figures 8a et 8b, les aubes internes 220 et les aubes externes 230 ont des épaisseurs "e" identiques au niveau de leur bord d'attaque 2204, 2304 et au niveau de leur bord de fuite 2206, 2306 (On entend ici par "épaisseur" la dimension transversale "e" des aubes 220, 230 considérée dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation CD).

Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 9a et 9b, les aubes internes 220 ont des épaisseurs el identiques au niveau de leur bord d'attaque 2204 et au niveau de leur bord de fuite 2206. De même les aubes externes 230 ont des épaisseurs e2 identiques au niveau de leur bord d'attaque 2304 et au niveau de leur bord de fuite 2306, mais l'épaisseur e2 des aubes externes 230 est différente (plus élevée) de celle el des aubes internes 220.

Par ailleurs selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention la surface intrados 2200, 2300, au niveau du bord d'attaque 2204, 2304 est de préférence inclinée d'un angle compris entre 130 et 1700 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation CD, tandis que la même surface intrados 2200, 2300 au niveau du bord de fuite 2206, 2306 est de préférence inclinée de l'ordre de 90" par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation O-O (c'est à dire que la surface intrados 2200, 2300 au niveau du bord de fuite 2206, 2306 est de préférence parallèle à l'axe de rotation CD).

Sur les figures 8 et 9 annexées notamment, le bord d'attaque 2204, 2304 des aubes 220 et 230 est représenté effilé. Cependant en variante, comme illustré sur la figure 13, ce bord d'attaque 2204, 2304 peut être arrondi pour des questions de tenue mécanique.

A titre d'exemple non limitatif, le rayon d'un tel bord d'attaque arrondi peut être de l'ordre de 0,15mm.

Par ailleurs sur les figures 8 et 9 annexées, chaque aube 220 et 230 est définie par une épaisseur de paroi "e" constante, considérée dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation CD. Comme on le voit sur les figures, particulièrement sur la figure 9b, celà conduit cependant à un affaiblissement des aubes 220, 230 au niveau du bord d'attaque 2204, 2304.

Pour renforcer les aubes 220, 230 on peut prévoir de définir une surface intrados 2200, 2300 parallèle à la surface extrados 2202, 2302 de sorte que les aubes 220 et 230 possèdent des dimensions transversales "Y" constantes sur toute leur largeur, considérées selon des directions générales perpendiculaires audites surfaces intrados 2200, 2300 et extrados 2202, 2302, comme on l'a illustré en variante sur la figure 12. Dans ce cas les aubes présentent des épaisseurs "e3 et "e4" différentes (considérées dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation), respectivement au niveau du bord d'attaque et au niveau du bord de fuite. A titre d'exemple non limitatif, cette dimension Y est de l'ordre de 0,3mm.

Dans le cadre de la présente invention, de préférence les aubes 220, 230 ont des largeurs "L" (considérées parallèlement à l'axe de rotationO-O) identiques et constantes sur toute leur extension radiale. Cette largeur L des aubes 220, 230 est égale à l'épaisseur du rotor 200.

En outre les aubes internes 220 et les aubes externes 230 ont de préférence même extension radiale.

Aprés de nombreuses recherches et après avoir éliminé notamment des solutions à base d'aubes planes radiales et parallèles à l'axe de rotation, d'aubes planes radiales et inclinées par rapport à l'axe de rotation, d'aubes en chevrons, (ces diverses solutions ne permettant pas une recirculation satisfaisante entre les deux séries d'aubes et/ou générant des phénomènes de cavitation), le Déposant a déterminé que les aubes incurvées et inclinées dans des sens respectivement opposées d'une série à l'autre donnaient le meilleur rendement.

Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 8a et 8b, mais non limitatif: - le nombre d'aubes 220 et le nombre d'aubes 230 est de 50, - le rayon interne rl des aubes 220 est de l'ordre de 13 mm, - le rayon externe r2 des aubes 220 est de l'ordre de 14mm, - le rayon interne r3 des aubes 230 est de l'ordre de 15 mm, - le rayon externe r4 des aubes 230 est de l'ordre de 16 mm, (les rayons rl, r2, r3 et r4 sont réduits chacun de 0,8mm dans le cas ou le rotor 200 comporte un anneau externe 260) - les largeurs radialement interne et radialement externe L des aubes 220 et 230 (qui correspondent à l'épaisseur du rotor 200) sont de l'ordre de 2mm, - les angles Al et A2 des aubes 220 et 230, considérés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation OO sont de 90" par rapport à la périphérie du rotor 200, - l'angle B1 de la surface intrados 2200 des aubes 220 au niveau du bord d'attaque 2204 est de l'ordre de 140 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation O-O, - l'angle B2 du bord de fuite 2206 des aubes 220 sur la surface intrados 2200 est de l'ordre de 90" par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation O-O, - l'angle B3 de la surface intrados 2300 des aubes 230 au niveau du bord d'attaque 2304 est de l'ordre de 140 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation O-O, - l'angle B4 du bord de fuite 2306 des aubes 230 sur la surface intrados 2300 est de l'ordre de 90" par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation GO, - l'épaisseur e de la paroi formant les aubes 220 et 230 est de l'ordre de 0,3mm, - l'épaisseur ( les rayons rl, r2, r3 et r4 sont réduits chacun de 0,8mm dans le cas ou le rotor 200 comporte un anneau externe 260) - les largeurs radialement interne et radialement externe L des aubes 220 et 230 (qui correspondent à l'épaisseur du rotor 200) sont de l'ordre de 2mm, - les angles A1 et A2 des aubes 220 et 230, considérés dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation O-O sont de 90" par rapport à la périphérie du rotor 200, - l'angle B1 de la surface intrados 2200 des aubes 220 au niveau du bord d'attaque 2204 est de l'ordre de 140 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation GO, l'angle B2 du bord de fuite 2206 des aubes 220 sur la surface intrados 2200 est de l'ordre de 90" par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation O-O, - l'angle B3 de la surface intrados 2300 des aubes 230 au niveau du bord d'attaque 2304 est de l'ordre de 1600 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation GO, - l'angle B4 du bord de fuite 2306 des aubes 230 sur la surface intrados 2300 est de l'ordre de 90" par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation O-O, - l'épaisseur el de la paroi formant les aubes 220 est de l'ordre de 0,3mm, - l'épaisseur e2 de la paroi formant les aubes 230 est de l'ordre de 0,3mm, - l'épaisseur radiale de la bague support 250 est de l'ordre de 0,8mm.

Par rapport aux pompes classiques connues comprenant une seule série d'aubes, analogues par exemple aux aubes radialement externes 130, la pompe conforme à la présente invention permet d'améliorer sensiblement le rendement obtenu.

En effet alors que la majorité des pompes classiques présentent un rendement généralement compris entre 13 et 16%, la pompe conforme à la présente invention, permet d'atteindre un rendement de l'ordre de 24%.

De préférence dans le cadre de la présente invention, toutes les pièces de la pompe, à savoir les coupelles 120 et 130, la bague 110 et le rotor 200, sont réalisées en matière plastique. En variante les coupelles 120, 130 peuvent être réalisées en métal, le rotor 200 au moins étant réalisé en matière plastique.

Par ailleurs on a illustré sous la référence 1380 un orifice de dégazage traversant la coupelle inférieure 130 et débouchant dans le canal 132 en aval de l'orifice d'entrée 134.

On a illustré sur la figure 16 un mode de réalisation préférentiel d'outil de moulage utilisé pour la réalisation du rotor 200 conforme à la présente invention. De préférence les canaux 222 et 232 formés entre les paires d'aubes 220, 230 adjacentes sont formés chacun par une paire d'excroissances complémentaires 310, 320 liées respectivement à chacune des coquilles de moulage.

Pour des aubes 220, 230 ayant un bord d'attaque effilé ou anguleux, ces excroissances 310, 320 sont de préférence adaptées pour définir des plans de joint situés sur les surfaces principales du rotor, orthogonales à l'axe de rotation CD.

En revanche, comme illustré sur la figure 16, pour un bord d'attaque arrondi, les excroissances 310, 320 sont de préférence adaptées pour définir des plans de joint P1, P2 qui coïncident respectivement l'un avec la génératrice du bord d'attaque situé dans le plan P3 passant par l'axe CD tangent avec ce bord d'attaque 2204, 2304 et l'autre avec le bord de fuite 2206, 2306.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les aubes 220, 230 et les canaux 222, 232 formés par celles-ci sont de préférence dimensionnés de sorte que les sommets 312, 322 des excroissances 310, 320 aient une largeur minimale La de l'ordre de 0,5mm, avec un angle de dépouille De minimal de 6".

A titre d'exemple non limitatif, pour les aubes radialement internes 220 l'intervalle I1 entre deux aubes 220 adjacentes au niveau du bord de fuite 2206 peut être de l'ordre de 2,52mm, tandis que l'intervalle I2 entre deux aubes 230 radialement externes, au niveau des bords de fuite 2306 est de l'ordre de 2,94mm, la projection I3 et 14 des sufaces extrados 2202 et 2302 des aubes 220 et 230, sur un plan orthogonal à l'axe CD étant respectivement de l'ordre de lmm et 1,84mm.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais s'étend à toutes variantes conforme à son esprit.

Ainsi par exemple on peut concevoir dans le cadre de la présente invention des pompes multicellulaires, c'est à dire des pompes dans lesquelles la structure précitée est multipliée plusieurs fois sous forme de plusieurs chambres disposées fluidiquement en série (les chambres étant empilées coaxialement selon l'axe O-O) et logeant chacune un rotor 200 conforme aux dispositions précitées.

Selon le mode de réalisation illustré sur les figures annexées, il est prévu un nombre d'aubes radialement internes 220 égal au nombre d'aubes radialement externes 230. Cependant cette disposition n'est pas impérative. En pratique en effet le nombre d'aubes internes 220 peut être différent du nombre d'aubes externes 230. De préférence le nombre d'aubes tant internes 220 qu'externes 230 est égal à un nombre entier.

Claims (48)

R EVENDICATIONS

1. Pompe turbine, notamment pour réservoir de carburant de véhicule automobile, comprenant un boitier (100) formant stator et un rotor (200) à aubes (220, 230) monté à rotation par rapport au boitier (100) et définissant un trajet de montée en pression et d'écoulement entre une entrée (134) et une sortie (124), caractérisée par le fait que le rotor (200) possède deux séries annulaires d'aubes (220, 230) concentriques respectivement radialement interne et radialement externe, pour définir un trajet de carburant passant alternativement par les passages (222) définis par les aubes (220) radialement internes et par les passages (232) définis par les aubes (230) radialement externes de sorte que ce trajet suive une configuration généralement en hélice s'appuyant sur une enveloppe annulaire et que les passages (222 232) formés par le rotor (200) coopèrent avec des passages auxiliaires (122, 132) ménagés dans le stator et qui possédent des murets (127, 137) inclinés par rapport à une direction radiale afin de guider le carburant entre les canaux (222) définis par les aubes radialement internes (220) et les canaux (232) définis par les aubes (230) radialement externes.

2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la section droite des canaux (122, 132) présente une courbure continue, de rayon décroissant, à partir du milieu du fond desdits canaux vers les bords libres de ceux-ci coïncidant avec la surface des coupelles (120, 130).

3. Pompe selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la section droite des canaux (122, 132) présente une symétrie par rapport à un plan médian orthogonal à la surface des coupelles (120, 130).

4. Pompe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la section droite des canaux (122, 132) est sensiblement en forme de demi-ellipse.

5. Pompe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend des canaux auxiliaires (122, 132) munis de murets (127, 137) dans deux coupelles (120, 130) disposées respectivement de part et d'autre du rotor (200).

6. Pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le sommet des murets (127, 137) est espacé de la surface interne des coupelles (120, 130).

7. Pompe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que le sommet des murets (127, 137) est espacé de la surface interne des coupelles (120, 130) d'un intervalle de l'ordre de 0,1mi.

8. Pompe selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les murets (127, 137) prévus sur les deux coupelles (120, 130) sont respectivement croisés entre eux.

9. Pompe selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que les murets (127, 137) sont formés de parois planes parallèles à l'axe de rotation O et inclinés par rapport à une direction radiale.

10. Pompe selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que les rainures (128, 138) définies entre les murets (127, 137) présentent une section droite de contour rectangulaire.

11. Pompe selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée par le fait que les angles d'entrée C1 et de sortie C2 des murets (127, 137) sont compns entre -90" et +90 , en étant de préférence de l'ordre de 45" par rapport à une direction périphérique.

12. Pompe selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait que les aubes (220, 230) ont leur concavité dirigée vers l'avant, en référence au sens de déplacement du rotor (200).

13. Pompe selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée par le fait que les deux séries d'aubes (220, 230) ont leurs bords d'attaque (2204, 2304) et leurs bords de fuite (2206, 2306) situés sur des faces du rotor respectivement opposées d'une série à l'autre.

14. Pompe selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée par le fait que les surfaces intrados (2200, 2300) et extrados (2202, 2302) des aubes (220, 230) sont définies par des génératrices rectilignes, radiales par rapport à l'axe de rotation CD et qui s'appuient sur des courbes lorsque lesdites génératrices sont déplacées le long de l'axe CD.

15. Pompe selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée par le fait que les surfaces intrados (2200, 2300) et les surfaces extrados (2202, 2302) des aubes (220, 230) ont des courbures identiques.

16. Pompe selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée par le fait que les surfaces intrados (2200) et les surfaces extrados (2202) des aubes internes (220) sont identiques entre elles, tandis que les surfaces intrados (2300) et les surfaces extrados (2302) des aubes externes (230) ont des courbures identiques entre elles, mais de rayon différent de celles des surfaces intrados (2200) et des surfaces extrados (2202) des aubes internes (220).

17. Pompe selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée par le fait que les aubes internes (220) et les aubes externes (230) ont des épaisseurs "e identiques au niveau de leur bord d'attaque (2204, 2304) et au niveau de leur bord de fuite (2206, 2306), l'épaisseur étant considérée dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation CD.

18. Pompe selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée par le fait que les aubes internes (220) ont des épaisseurs el identiques au niveau de leur bord d'attaque (2204) et au niveau de leur bord de fuite (2206) et les aubes externes (230) ont des épaisseurs e2 identiques au niveau de leur bord d'attaque(2304) et au niveau de leur bord de fuite (2306), mais l'épaisseur e2 des aubes externes (230) est différente de celle des aubes internes (220), l'épaisseur étant considérée dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation CD.

19. Pompe selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée par le fait que l'une au moins des séries d'aubes (220, 230) possède des dimensions transversales "Y" constantes sur toute leur largeur, considérées selon des directions générales perpendiculaires aux surfaces intrados (2200, 2300) et extrados (2202, 2302).

20. Pompe selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisée par le fait que la surface intrados (2200, 2300), au niveau du bord d'attaque (2204, 2304) est inclinée d'un angle compris entre 1300 et 1700 par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation CD SO, tandis que la même surface intrados (2200, 2300) au niveau du bord de fuite (2206, 2306) est inclinée de l'ordre de 90" par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation CD.

21. Pompe selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisée par le fait que le bord d'attaque (2204, 2304) des aubes (220 et 230) est arrondi.

22. Pompe selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisée par le fait que les aubes (220, 230) ont des largeurs "L", considérées parallèlement à l'axe de rotationO-O, identiques et constantes sur toute leur extension radiale.

23. Pompe selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisée par le fait que les aubes internes (220) et les aubes externes (230) ont même extension radiale.

24. Pompe selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisée par le fait que les canaux (222, 232) formés entre les paires d'aubes (220, 230) adjacentes sont dimensionnés pour être formés chacun par une paire d'excroissances complémentaires (310, 320) liées respectivement à chacune de deux coquilles de moulage.

25. Pompe selon l'une des revendications 1 à 24, caractérisée par le fait que les canaux (222, 232) formés entre les paires d'aubes (220, 230) adjacentes sont dimensionnés pour être formés chacun par une paire d'excroissances complémentaires (310, 320) liées respectivement à chacune de deux coquilles de moulage, les sommets (312, 322) des excroissances (310, 320) ayant une largeur minimale (La) de l'ordre de 0,5mm, avec un angle de dépouille (De) minimal de 6".

26. Pompe selon l'une des revendications 24 ou 25, caractérisée par le fait que pour des aubes (220, 230) ayant un bord d'attaque effilé ou anguleux, les excroissances (310, 320) sont adaptées pour définir des plans de joint situés sur les surfaces principales du rotor, orthogonales à l'axe de rotation CD.

27. Pompe selon l'une des revendications 24 ou 25, caractérisée par le fait que pour un bord d'attaque arrondi, les excroissances (310, 320) sont adaptées pour définir des plans de joint (P1,

P2) qui coïncident respectivement l'un avec la génératrice du bord d'attaque situé dans un plan (P3) passant par l'axe de rotation O-O et tangent avec ce bord d'attaque (2204, 2304) et l'autre avec le bord de fuite (2206,2306).

28. Pompe selon l'une des revendications 1 à 27, caractérisée par le fait que chaque série d'aubes (220, 230) définit une série de passages (222, 232) traversant un plateau (210) formant rotor suivant une direction générale correspondant à son épaisseur.

29. Pompe selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisée par le fait que les deux séries d'aubes (220, 230) sont disposées respectivement radialement sur l'intérieur et sur l'extérieur d'un anneau (250).

30. Pompe selon la revendication 29, caractérisée par le fait qu'une série d'aubes (220) assurent la liaison entre la périphérie intérieure de l'anneau (250) et la périphérie d'un plateau central (210) de sorte que ces aubes (220) définissent une série annulaire de passages (222) traversant le rotor (200) selon son épaisseur, et fermés en périphérie.

31. Pompe selon l'une des revendications 29 ou 30, caractérisée par le fait qu'une série d'aubes (230) fait saillie dans une direction générale radiale sur la périphérie extérieure de l'anneau (250), de sorte que ces aubes (230) définissent une série annulaire de passages (232) traversant le rotor (200) selon son épaisseur, et ouverts radialement vers l'extérieur.

32. Pompe selon l'une des revendications 29 ou 30, caractérisée par le fait qu'un deuxième anneau (260) est disposé sur l'extérieur de la série d'aubes externes (230) de sorte que celles-ci définissent une série annulaire de passages (232) traversant le rotor (200) selon son épaisseur, et fermés en périphérie.

33. Pompe selon l'une des revendications 1 à 32, caractérisée par le fait que le stator (100) est formé d'une bague (110) prise en sandwich entre deux flasques ou coupelles (120, 130) respectivement supérieur et inférieur.

34. Pompe selon la revendication 33, caractérisée par le fait que la bague (110) est intégrée à l'un des flasques ou coupelles (120, 130).

35. Pompe selon l'une des revendications 33 ou 34, caractérisée par le fait que le rotor (200) est formé d'un plateau circulaire (210) dont l'épaisseur est égale au jeu près à l'épaisseur de la bague (110) et dont le plus grand rayon externe est égal au jeu près au rayon interne de la bague (110).

36. Pompe selon l'une des revendications 33 à 35, caractérisée par le fait que chaque coupelle (120, 130) du stator possède un canal semi-annulaire (122, 132) coopérant avec les passages (222, 232) définis par les aubes (220, 230) du rotor (200).

37. Pompe selon la revendication 36, caractérisée par le fait que les tronçons (1221, 1322) des canaux semi-annulaires (122, 132) formés dans la coupelle (120 ,130) dans lesquels est opérée la montée en pression, couvrent un angle de l'ordre de 270 autour de l'axe de rotation.

38. Pompe selon l'une des revendications 36 ou 37, caractérisée par le fait que les tronçons (1224, 1324) des canaux semi-annulaires (122, 132) formés dans les coupelles (120, 130) dans lesquels est opérée la montée en pression décroissent en section vers la sortie (124).

39. Pompe selon l'une des revendications 36 à 38, caractérisée par le fait que celui des canaux semi-annulaires (132) adapté pour guider le carburant radialement de l'extérieur vers l'intérieur, possède une section droite supérieure à l'autre canal semi-annulaire (122).

40. Pompe selon l'une des revendications 36 à 39, caractérisée par le fait que le rayon radialement interne des canaux (122, 132) formés dans les coupelles (120, 130) est complémentaire du plus petit rayon radialement interne des aubes (220), tandis que le rayon radialement externe des canaux (122, 132) formés dans les coupelles (120, 130) est complémentaire du plus grand rayon radialement externe des aubes (230).

41. Pompe selon l'une des revendications 1 à 40, caractérisée par le fait qu'un orifice d'entrée (134) traverse la coupelle inférieure (130) et débouche sur une extrémité d'un canal (132) formé dans cette coupelle (130), tandis qu'un orifice de sortie (124) traverse la coupelle supérieure (120) et débouche sur l'autre extrémité d'un canal (122) formé dans cette coupelle (120).

42. Pompe selon l'une des revendications 1 à 41, caractérisée par le fait que les coupelles (120, 130) formant le stator (100) sont munies sur leur surface externe de moyens d'indexage ou détrompeurs (126, 136).

43. Pompe selon la revendication 42, caractérisée par le fait que les moyens d'indexage (126, 136) sont formés d'au moins une rainuure ménagée dans la périphérie extérieure des coupelles (120, 130).

44. Pompe selon l'une des revendications 1 à 43, caractérisée par le fait que les coupelles (120, 130) possèdent des vasques (1201-1204, 1301-1304) formant palier hydrostatique.

45. Pompe selon l'une des revendications 1 à 44, caractérisée par le fait que au moins le rotor (200) est réalisé en matière plastique.

46. Pompe selon l'une des revendications 1 à 45, caractérisée par le fait qu'un orifice de dégazage (1380) traverse une coupelle (130) et débouche dans un canal (132) formé dans celle-ci en aval d'un orifice d'entrée (134).

47. Pompe selon l'une des revendications 1 à 46, caractérisée par le fait qu'elle comprend plusieurs chambres disposées fluidiquement en série et logeant chacune un rotor (200) pour former une pompe multicellulaire.

48. Pompe selon l'une des revendications 1 à 47, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre un moteur électrique apte à entrainer le rotor (200).