FR3033006A1 - QUICK DISCHARGE PUMP - Google Patents
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Abstract
La pompe (10) comporte une chambre (28) délimitée par un piston (26) mobile dans un corps (24) comprenant une ouverture d'admission (30) propre à communiquer avec la chambre (28), des moyens anti-retour (34) autorisant le passage de fluide depuis l'ouverture (30) vers la chambre (28), et interdisant le passage depuis la chambre (28) vers l'ouverture (30) ; une ouverture d'expulsion (36) entre la chambre (28) et un conduit (38), et des moyens anti-retour (40), autorisant le passage de fluide depuis la chambre (28) vers le conduit (38), et interdisant le passage depuis le conduit (38) vers la chambre (28). Le corps creux (24) comporte une ouverture de décharge (48), communiquant avec le conduit (38) et propre à communiquer avec l'ouverture (30), et des troisièmes moyens anti-retour (52), mobiles entre une position ouverte, dans laquelle le conduit (38) communique avec l'ouverture (30), et une position fermée interdisant le passage de fluide entre le conduit (38) et l'ouverture (30), la pompe (10) comportant des moyens (54) de déplacement des troisièmes moyens anti-retour (52).The pump (10) comprises a chamber (28) delimited by a piston (26) movable in a body (24) comprising an inlet opening (30) capable of communicating with the chamber (28), non-return means ( 34) allowing the passage of fluid from the opening (30) to the chamber (28), and prohibiting the passage from the chamber (28) to the opening (30); an expulsion aperture (36) between the chamber (28) and a conduit (38), and anti-return means (40), allowing the passage of fluid from the chamber (28) to the conduit (38), and prohibiting passage from the conduit (38) to the chamber (28). The hollow body (24) has a discharge opening (48), communicating with the conduit (38) and able to communicate with the opening (30), and third non-return means (52), movable between an open position , wherein the conduit (38) communicates with the opening (30), and a closed position preventing the passage of fluid between the conduit (38) and the opening (30), the pump (10) having means (54) ) of moving the third non-return means (52).
Description
1 Pompe à décharge rapide La présente invention concerne une pompe, destinée à augmenter la pression dans un espace clos, notamment en vue d'agir sur un élément sensible à la pression, par exemple un actionneur pneumatique. On connaît déjà, dans l'état de la technique, une pompe comportant un corps creux et un piston, logé dans le corps creux de manière mobile le long d'une direction longitudinale, le piston délimitant avec le corps creux une chambre de compression de volume variable en fonction d'une position du piston dans la direction longitudinale. Le corps creux comporte habituellement : - une ouverture d'admission, destinée à communiquer avec une source de fluide, et propre à communiquer avec la chambre de compression, - des premiers moyens anti-retour, agencés entre l'ouverture d'admission et la chambre de compression, autorisant le passage de fluide depuis l'ouverture d'admission vers la chambre de compression, et interdisant le passage de fluide depuis la chambre de compression vers l'ouverture d'admission, - une ouverture d'expulsion, débouchant dans la chambre de compression, et communiquant avec un conduit d'expulsion, - des seconds moyens anti-retour, agencés entre la chambre de compression et le conduit d'expulsion, autorisant le passage de fluide depuis la chambre de compression vers le conduit d'expulsion, et interdisant le passage de fluide depuis le conduit d'expulsion vers la chambre de compression. Lorsque le piston se déplace dans un premier sens, le volume de la chambre de compression augmente, et du fluide emplit cette chambre de compression en passant à travers l'ouverture d'admission. Lorsque le piston se déplace dans un second sens opposé au premier, le volume de la chambre de compression diminue, et le fluide est expulsé à travers l'ouverture d'expulsion. Les premiers et seconds moyens anti-retour permettent au fluide de ne circuler que dans un seul sens.The present invention relates to a pump for increasing the pressure in an enclosed space, in particular for acting on a pressure-sensitive element, for example a pneumatic actuator. Already known in the state of the art, a pump comprising a hollow body and a piston, housed in the hollow body movably along a longitudinal direction, the piston delimiting with the hollow body a compression chamber of variable volume depending on a position of the piston in the longitudinal direction. The hollow body usually comprises: an inlet opening intended to communicate with a source of fluid and capable of communicating with the compression chamber; first non-return means arranged between the inlet opening and the compression chamber, allowing the passage of fluid from the inlet opening to the compression chamber, and prohibiting the passage of fluid from the compression chamber to the inlet opening, - an expulsion opening, opening into the compression chamber, and communicating with an expulsion duct, - second non-return means, arranged between the compression chamber and the expulsion duct, allowing the passage of fluid from the compression chamber to the duct; expulsion, and prohibiting the passage of fluid from the expulsion conduit to the compression chamber. As the piston moves in a first direction, the volume of the compression chamber increases, and fluid fills this compression chamber as it passes through the inlet opening. As the piston moves in a second direction opposite to the first, the volume of the compression chamber decreases, and the fluid is expelled through the expulsion aperture. The first and second non-return means allow the fluid to circulate in one direction only.
En appliquant au piston des mouvements d'oscillation, dans le premier sens puis dans le second sens le long de la direction longitudinale, ce piston expulse une quantité de fluide souhaitée dans le conduit d'expulsion. Lorsque ce conduit d'expulsion est lié à un espace clos, la pression dans cet espace clos augmente alors. L'invention a notamment pour but de perfectionner une telle pompe, notamment pour des applications où un retour rapide en position initiale peut être souhaité.By applying to the piston oscillation movements, in the first direction and then in the second direction along the longitudinal direction, this piston expels a desired amount of fluid in the expulsion conduit. When this expulsion duct is connected to an enclosed space, the pressure in this confined space then increases. The invention particularly aims to improve such a pump, especially for applications where a fast return to the initial position may be desired.
3033006 2 A cet effet, l'invention a notamment pour objet une pompe comportant un corps creux et un piston, logé dans le corps creux de manière mobile le long d'une direction longitudinale, délimitant avec le corps creux une chambre de compression de volume variable en fonction d'une position du piston dans la direction longitudinale, le corps creux 5 comportant : - une ouverture d'admission, destinée à communiquer avec une source de fluide, et propre à communiquer avec la chambre de compression, - des premiers moyens anti-retour, agencés entre l'ouverture d'admission et la chambre de compression, autorisant le passage de fluide depuis l'ouverture d'admission 10 vers la chambre de compression, et interdisant le passage de fluide depuis la chambre de compression vers l'ouverture d'admission, - une ouverture d'expulsion, débouchant dans la chambre de compression, et communiquant avec un conduit d'expulsion, - des seconds moyens anti-retour, agencés entre la chambre de compression et le 15 conduit d'expulsion, autorisant le passage de fluide depuis la chambre de compression vers le conduit d'expulsion, et interdisant le passage de fluide depuis le conduit d'expulsion vers la chambre de compression, caractérisée en ce que : - le corps creux comporte une ouverture de décharge, communiquant avec le 20 conduit d'expulsion et propre à communiquer avec l'ouverture d'admission, et des troisièmes moyens anti-retour, mobiles entre une position ouverte, dans laquelle le conduit d'expulsion communique avec l'ouverture d'admission, et une position fermée interdisant le passage de fluide entre le conduit d'expulsion et l'ouverture d'admission, - la pompe comporte des moyens de déplacement des troisièmes moyens anti- 25 retour. En déplaçant les troisièmes moyens anti-retour en position ouverte, le conduit d'expulsion communique avec l'ouverture d'admission, si bien que le fluide à haute pression contenu dans le conduit d'expulsion est évacué à travers l'ouverture d'admission, jusqu'à ce que la pression dans le conduit d'expulsion soit réduite à la 30 pression de la source de fluide, par exemple la pression atmosphérique. Il est ainsi possible de décharger rapidement la pompe, rendant son utilisation possible pour des applications où une telle décharge rapide est souhaitable. Une pompe selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement 35 envisageables. 3033006 3 - Les moyens de déplacement comportent : un élément ferromagnétique mobile entre une première position dans laquelle les troisièmes moyens anti-retour sont en position ouverte et une seconde position dans laquelle les troisièmes moyens anti-retour sont en position fermée, un organe élastique sollicitant l'élément ferromagnétique vers sa 5 première position, et une bobine électrique, entourant l'élément ferromagnétique, reliée électriquement à des moyens d'alimentation électrique propres à appliquer un courant réglable, la position de l'élément ferromagnétique étant fonction de la tension du courant. - Les troisièmes moyens anti-retour comportent un clapet anti-retour sollicité en position fermée par un organe élastique, et les moyens de déplacement comportent un 10 élément d'actionnement solidaire du piston, destiné à coopérer avec le clapet anti-retour pour le passer dans la position ouverte, en le poussant à l'encontre de la sollicitation de l'organe élastique, lorsque le piston se trouve dans une position de décharge prédéterminée, et ledit élément ferromagnétique est formé par une tige solidaire du piston. 15 - Le piston est mobile, dans la direction longitudinale, entre : une première position extrême, dans laquelle l'élément d'actionnement coopère avec le clapet anti-retour, et dans laquelle le volume de la chambre de compression est maximal, une seconde position extrême, dans laquelle le volume de la chambre de compression est minimal, et au moins une position intermédiaire, dans laquelle l'élément d'actionnement est maintenu 20 à distance du clapet anti-retour. - Les troisièmes moyens anti-retour comportent un clapet anti-retour, ledit élément ferromagnétique étant formé par ce clapet anti-retour. - Le piston comporte une tige en matériau ferromagnétique, notamment en fer doux, s'étendant dans la direction longitudinale, la pompe comportant une bobine 25 électrique entourant la tige, reliée électriquement à des moyens d'alimentation électrique propres à appliquer un courant électrique variable, la position du piston étant fonction de la tension du courant électrique. - L'ouverture d'admission comporte un filtre. - La pompe comporte un réservoir de fluide de volume variable, formant la source 30 de fluide. - Le fluide est du gaz, notamment de l'air. L'invention concerne également un ensemble d'une pompe et d'un élément commandable sensible à la pression commandé par la pompe, caractérisé en ce que la pompe est telle que définie précédemment, l'élément commandable étant relié au conduit 35 d'expulsion de la pompe.For this purpose, the invention particularly relates to a pump comprising a hollow body and a piston, housed in the hollow body movably along a longitudinal direction, defining with the hollow body a volume compression chamber. variable according to a position of the piston in the longitudinal direction, the hollow body 5 comprising: - an inlet opening, intended to communicate with a source of fluid, and adapted to communicate with the compression chamber, - first means anti-return, arranged between the inlet opening and the compression chamber, allowing the passage of fluid from the inlet opening 10 to the compression chamber, and prohibiting the passage of fluid from the compression chamber to the pressure chamber; an intake opening; an expulsion opening opening into the compression chamber and communicating with an expulsion conduit; second non-return means arranged between the compression chamber; n and the expulsion duct, allowing the passage of fluid from the compression chamber to the expulsion duct, and prohibiting the passage of fluid from the expulsion duct to the compression chamber, characterized in that: the hollow body comprises a discharge opening, communicating with the expulsion duct and adapted to communicate with the inlet opening, and third non-return means, movable between an open position, in which the expulsion duct communicates with the inlet opening, and a closed position preventing the passage of fluid between the expulsion duct and the inlet opening, the pump comprises means for moving the third non-return means. By moving the third non-return means to the open position, the expulsion duct communicates with the inlet opening, so that the high pressure fluid contained in the expulsion duct is evacuated through the opening. admission, until the pressure in the expulsion duct is reduced to the pressure of the fluid source, for example the atmospheric pressure. It is thus possible to quickly discharge the pump, making its use possible for applications where such rapid discharge is desirable. A pump according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically feasible combination. The displacement means comprise: a ferromagnetic element movable between a first position in which the third non-return means are in the open position and a second position in which the third non-return means are in the closed position, a resilient member requesting the ferromagnetic element to its first position, and an electric coil, surrounding the ferromagnetic element, electrically connected to electrical supply means adapted to apply an adjustable current, the position of the ferromagnetic element being a function of the voltage of the current. The third non-return means comprise a non-return valve biased in the closed position by a resilient member, and the displacement means comprise an actuating element integral with the piston intended to cooperate with the non-return valve to pass it. in the open position, by pushing it against the biasing of the elastic member, when the piston is in a predetermined discharge position, and said ferromagnetic element is formed by a rod integral with the piston. The piston is movable, in the longitudinal direction, between: a first end position, in which the actuating element cooperates with the non-return valve, and in which the volume of the compression chamber is maximum, a second extreme position, in which the volume of the compression chamber is minimal, and at least one intermediate position, in which the actuating element is kept at a distance from the non-return valve. - The third non-return means comprise a non-return valve, said ferromagnetic element being formed by the non-return valve. The piston comprises a rod of ferromagnetic material, in particular of soft iron, extending in the longitudinal direction, the pump comprising an electric coil surrounding the rod, electrically connected to electrical supply means capable of applying a variable electric current. , the position of the piston being a function of the voltage of the electric current. - The inlet opening has a filter. The pump comprises a fluid reservoir of variable volume, forming the source of fluid. - The fluid is gas, especially air. The invention also relates to an assembly of a pump and a controllable pressure-sensitive element controlled by the pump, characterized in that the pump is as defined above, the controllable element being connected to the expulsion conduit pump.
3033006 4 Par exemple, l'élément commandable comporte une membrane mobile d'un vase d'expansion équipant un système Rankine, ledit système Rankine comprenant : - un évaporateur, - une machine à vapeur agencée en aval de l'évaporateur, 5 - un condenseur agencé en aval de la machine à vapeur, - un dispositif de pompage agencé en aval du condenseur, et - le vase d'expansion agencé entre le condenseur et le dispositif de pompage, le vase d'expansion comportant : - une enceinte, 10 - ladite membrane, montée mobile dans l'enceinte, séparant l'enceinte en une première partie communiquant avec le condenseur et le dispositif de pompage, et une seconde partie communiquant avec le conduit d'expulsion de la pompe. Conformément à un autre exemple, l'élément commandable est un actionneur de 15 vanne, notamment pour un dispositif d'échappement de véhicule automobile. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un ensemble d'une pompe selon 20 un premier exemple de mode de réalisation et d'un élément commandable commandé par ladite pompe, la pompe comportant un piston représenté dans une position intermédiaire ; - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 de la pompe de la figure 1, dans laquelle le piston est représenté dans une première position extrême ; - la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 de la pompe dans laquelle le piston 25 est représenté dans une seconde position extrême ; - la figure 4 représente schématiquement un ensemble d'une pompe selon un deuxième exemple de mode de réalisation et d'un élément commandé par la pompe ; - la figure 5 est une vue similaire à la figure 4 de la pompe selon la figure 4 dans une situation de décharge ; 30 - la figure 6 représente schématiquement une pompe selon un troisième exemple de mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 représente un ensemble d'une pompe selon l'invention et d'un élément commandable par la pompe, équipant un système Rankine. On a représenté, sur la figure 1, un ensemble 8 comportant une pompe 10 et un 35 élément commandable 12 sensible à la pression, commandé par la pompe 10.For example, the controllable element comprises a mobile membrane of an expansion vessel equipping a Rankine system, said Rankine system comprising: an evaporator, a steam engine arranged downstream of the evaporator, a condenser arranged downstream of the steam engine, - a pumping device arranged downstream of the condenser, and - the expansion tank arranged between the condenser and the pumping device, the expansion tank comprising: - an enclosure, 10 said membrane, mounted movably in the enclosure, separating the enclosure into a first part communicating with the condenser and the pumping device, and a second part communicating with the pump's expulsion duct. According to another example, the controllable element is a valve actuator, in particular for a motor vehicle exhaust system. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended figures in which: FIG. 1 is a diagrammatic sectional view of a set of a pump according to a first exemplary embodiment and a controllable element controlled by said pump, the pump having a piston shown in an intermediate position; FIG. 2 is a view similar to FIG. 1 of the pump of FIG. 1, in which the piston is represented in a first extreme position; - Figure 3 is a view similar to Figure 2 of the pump in which the piston 25 is shown in a second extreme position; - Figure 4 shows schematically an assembly of a pump according to a second exemplary embodiment and an element controlled by the pump; - Figure 5 is a view similar to Figure 4 of the pump according to Figure 4 in a discharge situation; Figure 6 schematically shows a pump according to a third exemplary embodiment of the invention; - Figure 7 shows an assembly of a pump according to the invention and a pump-controllable element equipping a Rankine system. FIG. 1 shows an assembly 8 comprising a pump 10 and a controllable element 12 responsive to the pressure, controlled by the pump 10.
3033006 5 Dans cet exemple, l'élément commandable 12 est un actionneur pneumatique, destiné à commander une vanne d'échappement d'un dispositif d'échappement de véhicule automobile. Cet élément commandable 12 comporte de manière classique un corps 14 délimitant une chambre 16 dans laquelle est logée une membrane étanche 18 5 séparant la chambre 16 en des premier 16A et second 16B compartiments. La membrane 18 est déplaçable dans la chambre 16, si bien que le volume des compartiments 16A et 16B dépend de la position de cette membrane 18. La membrane 18 est liée à une tige 20, de sorte que le déplacement de la membrane 18 entraîne le déplacement de la tige 20.In this example, the controllable element 12 is a pneumatic actuator for controlling an exhaust valve of a motor vehicle exhaust system. This controllable element 12 conventionally comprises a body 14 delimiting a chamber 16 in which is housed a sealed membrane 18 5 separating the chamber 16 in first 16A and second 16B compartments. The membrane 18 is displaceable in the chamber 16, so that the volume of the compartments 16A and 16B depends on the position of this membrane 18. The membrane 18 is connected to a rod 20, so that the displacement of the membrane 18 causes the displacement of the rod 20.
10 L'actionneur 12 comporte enfin un organe élastique 22, notamment un ressort, appliquant une force élastique de sollicitation, sollicitant la membrane 18 vers une première position, représentée sur la figure 1, dans laquelle le volume du premier compartiment 16A est minimal ou nul, et le volume du second compartiment 16B est maximal. La membrane 18 est mobile jusqu'à une seconde position, dans laquelle le 15 volume du premier compartiment 16A est maximal et le volume du second compartiment 16B est minimal ou nul. La tige 20 est reliée à ladite vanne d'échappement. La vanne d'échappement est mobile entre une position fermée et une position ouverte. Plus particulièrement, la vanne d'échappement est en position fermée lorsque la membrane 18 est dans ladite première 20 position, et en position ouverte lorsque la membrane 18 est dans la seconde position. On notera que la membrane 18 peut prendre diverses positions intermédiaires entre ces première et seconde positions, chacune de ces positions intermédiaires correspondant à une position intermédiaire de la vanne entre la position fermée et la position ouverte.Finally, the actuator 12 comprises an elastic member 22, in particular a spring, applying a resilient biasing force, biasing the diaphragm 18 to a first position, shown in FIG. 1, in which the volume of the first compartment 16A is minimal or zero. , and the volume of the second compartment 16B is maximum. The membrane 18 is movable to a second position, wherein the volume of the first compartment 16A is maximum and the volume of the second compartment 16B is minimal or zero. The rod 20 is connected to said exhaust valve. The exhaust valve is movable between a closed position and an open position. More particularly, the exhaust valve is in the closed position when the diaphragm 18 is in said first position, and in the open position when the diaphragm 18 is in the second position. It will be noted that the membrane 18 may take various intermediate positions between these first and second positions, each of these intermediate positions corresponding to an intermediate position of the valve between the closed position and the open position.
25 Afin de déplacer la membrane 18, on fait varier la pression dans le premier compartiment 16A. Ainsi, en augmentant cette pression, une force de pression est opposée à la force élastique de sollicitation de l'organe élastique 22, ce qui permet de déplacer la membrane 18 lorsque la force de pression est supérieure à la force élastique. A l'inverse, lorsque la pression diminue, la force de pression devient inférieure à la 30 force élastique, si bien que la membrane 18 est ramenée vers sa première position par l'organe élastique 22. La pression dans le premier compartiment 16A est commandée par la pompe 10. La pompe 10 comporte un corps creux 24 et un piston 26 logé dans le corps creux 24 de manière mobile le long d'une direction longitudinale X. Le corps creux 24 présente 35 par exemple une forme générale cylindrique s'étendant dans la direction longitudinale X.In order to move the membrane 18, the pressure is varied in the first compartment 16A. Thus, by increasing this pressure, a pressure force is opposed to the resilient biasing force of the elastic member 22, which allows to move the membrane 18 when the pressure force is greater than the elastic force. Conversely, when the pressure decreases, the pressure force becomes less than the elastic force, so that the diaphragm 18 is returned to its first position by the elastic member 22. The pressure in the first compartment 16A is controlled by the pump 10. The pump 10 comprises a hollow body 24 and a piston 26 housed in the hollow body 24 movably along a longitudinal direction X. The hollow body 24 has 35 for example a generally cylindrical shape extending in the longitudinal direction X.
3033006 6 Le piston 26 délimite avec le corps creux 24 une chambre de compression 28 de volume variable en fonction d'une position du piston 26 dans la direction longitudinale X. Le piston 26 est mobile dans la direction longitudinale X entre une première position extrême, représentée sur la figure 2, dans laquelle le volume de la chambre de 5 compression 28 est maximal, et une seconde position extrême, représentée sur la figure 3, dans laquelle le volume de la chambre de compression 28 est minimal. Le piston peut prendre toute position intermédiaire entre les première et seconde positions extrêmes, et notamment une position dite de repos, représentée sur la figure 1, qui sera décrite ultérieurement plus en détail.The piston 26 delimits with the hollow body 24 a compression chamber 28 of variable volume as a function of a position of the piston 26 in the longitudinal direction X. The piston 26 is movable in the longitudinal direction X between a first extreme position, 2, in which the volume of the compression chamber 28 is at a maximum, and a second end position, shown in FIG. 3, in which the volume of the compression chamber 28 is minimal. The piston can take any intermediate position between the first and second extreme positions, and in particular a so-called rest position, shown in Figure 1, which will be described later in more detail.
10 Le corps creux 24 comporte une ouverture d'admission 30, destinée à communiquer avec une source de fluide, et propre à communiquer avec la chambre de compression 28. La source de fluide est par exemple l'atmosphère environnant la pompe 10, auquel cas le fluide est de l'air. Dans ce cas, l'ouverture d'admission 30 est avantageusement 15 équipée d'un filtre à air afin d'éviter toute contamination du corps creux 24 par des particules et/ou des liquides indésirables. En variante, la source de fluide est formée par un réservoir connecté à l'ouverture d'admission 30. Un tel réservoir présente un volume variable, de sorte que la pression reste constante dans ce réservoir lorsque du fluide en est aspiré par la pompe 10. Dans 20 ce cas, le fluide peut être également de l'air, ou en variante de l'huile ou tout autre fluide envisageable. Dans l'exemple décrit, l'ouverture d'admission 30 communique avec la chambre de compression 28 à travers des orifices 32 ménagés dans le piston 26. Des premiers moyens anti-retour 34, agencés entre l'ouverture d'admission 30 et la chambre de 25 compression 28, autorisent le passage de fluide depuis l'ouverture d'admission 30 vers la chambre de compression 28, et interdisent le passage de fluide depuis la chambre de compression 28 vers l'ouverture d'admission 30. Dans l'exemple décrit, ces premiers moyens anti-retour 34 sont formés par une membrane anti-retour propre à se décoller du piston 26 lorsque du fluide transite depuis l'ouverture d'admission 30 vers la chambre de 30 compression 28, et à s'appliquer contre le piston 26 de manière à obturer les orifices 32 pour interdire le passage de fluide depuis la chambre de compression 28 vers l'ouverture d'admission 30. Le corps creux 24 comporte par ailleurs une ouverture d'expulsion 36, débouchant dans la chambre de compression 28, et communiquant avec un conduit d'expulsion 38.The hollow body 24 has an inlet opening 30 for communicating with a source of fluid and capable of communicating with the compression chamber 28. The source of fluid is, for example, the atmosphere surrounding the pump 10, in which case the fluid is air. In this case, the inlet opening 30 is advantageously equipped with an air filter to prevent any contamination of the hollow body 24 by particles and / or unwanted liquids. Alternatively, the source of fluid is formed by a reservoir connected to the inlet opening 30. Such a reservoir has a variable volume, so that the pressure remains constant in the reservoir when fluid is drawn in by the pump 10 In this case, the fluid may also be air, or alternatively oil or any other conceivable fluid. In the example described, the inlet opening 30 communicates with the compression chamber 28 through orifices 32 formed in the piston 26. First non-return means 34, arranged between the inlet opening 30 and the compression chamber 28, allow the passage of fluid from the inlet opening 30 to the compression chamber 28, and prohibit the passage of fluid from the compression chamber 28 to the inlet opening 30. In the As described above, these first non-return means 34 are formed by a non-return membrane capable of being detached from the piston 26 when fluid passes from the inlet opening 30 to the compression chamber 28, and to apply against the piston 26 so as to close the orifices 32 to prevent the passage of fluid from the compression chamber 28 to the inlet opening 30. The hollow body 24 also comprises an expulsion opening 36, opening into the chamber of compressi 28, and communicating with an expulsion conduit 38.
35 Des seconds moyens anti-retour 40, notamment un clapet anti-retour de type classique, sont agencés entre l'ouverture d'expulsion 36 et le conduit d'expulsion 38, afin d'autoriser 3033006 7 le passage de fluide depuis la chambre de compression 28 vers le conduit d'expulsion 38, et à interdire le passage de fluide depuis le conduit d'expulsion 38 vers la chambre de compression 28. Lorsque le piston 26 se déplace depuis sa position de repos, représentée sur la 5 figure 1, vers sa seconde position extrême, représentée sur la figure 3, le fluide contenu dans la chambre de compression 28 est expulsé à travers l'ouverture d'expulsion 36, cette expulsion étant autorisée par les seconds moyens anti-retour 40. Au cours de ce déplacement, la membrane anti-retour des premiers moyens anti-retour 34 est appliquée contre les orifices de passage 32 du piston 26, si bien que le fluide ne s'échappe pas à 10 travers ces orifices de passage 32. Lorsque le piston 26 se déplace depuis sa seconde position extrême représentée sur la figure 3 vers sa position de repos représentée sur la figure 1, le volume de la chambre de compression 28 augmente, et sa pression diminue de sorte que du fluide est aspiré dans cette chambre de compression 28. Du fait des seconds moyens anti-retour 15 40, le fluide n'est pas aspiré depuis le conduit d'expulsion 38. En revanche, les premiers moyens anti-retour 34 autorisent le passage de fluide à travers les orifices de passage 32, si bien que le fluide est aspiré depuis la source de fluide, à travers l'ouverture d'admission 30 et les orifices de passage 32. En réitérant les mouvements du piston 26 décrits ci-dessus, du fluide est 20 progressivement introduit dans le conduit d'expulsion 38. Comme cela est représenté sur la figure 1, le conduit d'expulsion 38 communique avec le premier compartiment 16A de l'actionneur 12, qui est un espace clos, si bien que l'introduction progressive de fluide dans le conduit d'expulsion 38 augmente la pression dans ce conduit d'expulsion 38 et dans le premier compartiment 16A, jusqu'à une 25 pression souhaitée. Cette augmentation de pression entraîne le déplacement de la membrane 18, comme indiqué précédemment. Le piston 26 comporte une tige 42 en matériau ferromagnétique, notamment en fer doux, s'étendant dans la direction longitudinale X dans le corps creux 24. La pompe 10 comporte alors une bobine électrique 44, entourant la tige 42, reliée 30 électriquement à des moyens d'alimentation électrique propres à appliquer un courant variable à la bobine électrique 44. Ainsi, la position du piston 26 est fonction de la tension de ce courant électrique. Plus particulièrement, une augmentation du courant électrique tend à entraîner le piston 26 vers sa seconde position extrême. La pompe 10 comporte par ailleurs un organe élastique 46, appliquant une force 35 élastique sollicitant le piston 26 vers sa première position extrême. Ainsi, la force magnétique induite par le courant électrique circulant dans la bobine 44 s'oppose à la 3033006 8 force élastique appliquée par l'organe élastique 46 sur le piston 26. Plus le courant électrique est fort, plus la force magnétique est importante, le piston 26 se déplaçant vers sa seconde position extrême lorsque la force magnétique est supérieure à la force élastique de l'organe élastique. En revanche, en diminuant le courant électrique, la force 5 magnétique diminue, et le piston 26 se déplace vers sa première position extrême lorsque cette force magnétique est inférieure à la force élastique appliquée par l'organe élastique 46. Le piston 26 reste dans sa position de repos, représentée sur la figure 1, lorsqu'un courant de maintien relativement faible, par exemple de 5 volts, est appliqué à la bobine 10 44, afin de générer une force magnétique opposée et de valeur égale à la force élastique. Le corps creux 24 de la pompe 10 selon l'invention comporte une ouverture de décharge 48, communiquant avec le conduit d'expulsion 38 et propre à communiquer avec l'ouverture d'admission 30. Par exemple, cette ouverture de décharge 48 communique avec le conduit d'expulsion 38 via une conduite de dérivation 50.Second non-return means 40, in particular a conventional non-return valve, are arranged between the expulsion opening 36 and the expulsion duct 38, in order to allow the passage of fluid from the chamber. 28 when the piston 26 moves from the rest position 38, as shown in FIG. towards its second end position, shown in FIG. 3, the fluid contained in the compression chamber 28 is expelled through the expulsion opening 36, this expulsion being authorized by the second non-return means 40. this movement, the non-return diaphragm of the first non-return means 34 is applied against the through holes 32 of the piston 26, so that the fluid does not escape through these through-holes 32. When the piston 26 moves since his second extreme position shown in Figure 3 to its rest position shown in Figure 1, the volume of the compression chamber 28 increases, and its pressure decreases so that fluid is drawn into the compression chamber 28. Due to second non-return means 40, the fluid is not sucked from the expulsion conduit 38. On the other hand, the first non-return means 34 allow the passage of fluid through the through openings 32, so that the fluid is drawn from the fluid source, through the inlet opening 30 and the through openings 32. By repeating the movements of the piston 26 described above, fluid is progressively introduced into the expulsion conduit 38 As shown in FIG. 1, the expulsion duct 38 communicates with the first compartment 16A of the actuator 12, which is an enclosed space, so that the gradual introduction of fluid into the expulsion duct 38 aug The pressure in this expulsion duct 38 and in the first compartment 16A is moved to a desired pressure. This increase in pressure causes the displacement of the membrane 18, as indicated above. The piston 26 comprises a rod 42 of ferromagnetic material, in particular soft iron, extending in the longitudinal direction X in the hollow body 24. The pump 10 then comprises an electric coil 44, surrounding the rod 42, electrically connected to electrical supply means adapted to apply a variable current to the electric coil 44. Thus, the position of the piston 26 is a function of the voltage of this electric current. More particularly, an increase in electric current tends to drive the piston 26 to its second extreme position. The pump 10 further comprises an elastic member 46, applying a resilient force biasing the piston 26 to its first extreme position. Thus, the magnetic force induced by the electric current flowing in the coil 44 is opposed to the elastic force applied by the elastic member 46 to the piston 26. The greater the electric current, the greater the magnetic force, the piston 26 moving towards its second end position when the magnetic force is greater than the elastic force of the elastic member. On the other hand, by decreasing the electric current, the magnetic force decreases, and the piston 26 moves towards its first extreme position when this magnetic force is less than the elastic force applied by the elastic member 46. The piston 26 remains in its position. rest position, shown in Figure 1, when a relatively low holding current, for example 5 volts, is applied to the coil 44, to generate an opposite magnetic force and equal in value to the elastic force. The hollow body 24 of the pump 10 according to the invention comprises a discharge opening 48, communicating with the expulsion duct 38 and able to communicate with the inlet opening 30. For example, this discharge opening 48 communicates with the expulsion duct 38 via a bypass line 50.
15 Des troisièmes moyens anti-retour 52 sont agencés entre cette ouverture de décharge 48 et cette conduite de dérivation 50. Ces troisièmes moyens anti-retour sont mobiles entre une position ouverte, représentée sur la figure 2, dans laquelle le conduit d'expulsion 38 communique avec l'ouverture d'admission 30, et une position fermée interdisant le passage de fluide entre le conduit d'expulsion 38 et l'ouverture d'admission 20 30. La pompe 10 comporte des moyens 54 de déplacement de ces troisièmes moyens anti-retour 52. Dans le premier exemple décrit, les troisièmes moyens anti-retour 52 comportent un clapet anti-retour 52A sollicité en position fermée par un organe élastique 52B. Les 25 moyens de déplacement 54 comportent un élément d'actionnement 56, notamment formé par un percuteur, solidaire du piston 26, par exemple porté par la tige 42. Cet élément d'actionnement 56 est destiné à coopérer avec le clapet anti-retour pour le passer en position ouverte, en le poussant à l'encontre de la sollicitation de l'organe élastique 52B, lorsque le piston 26 se trouve dans la première position extrême. Cette première position 30 extrême forme donc une position de décharge. On notera que le piston 26 passe dans sa première position extrême lorsque le courant électrique circulant dans la bobine 44 est nul, auquel cas aucune force magnétique ne s'oppose à la force élastique appliquée par l'organe élastique 46 sur le piston 26. La décharge peut donc être effectuée de manière simple et rapide, en 35 interrompant le courant électrique circulant dans la bobine 44.Third non-return means 52 are arranged between this discharge opening 48 and this bypass line 50. These third non-return means are movable between an open position, shown in FIG. 2, in which the expulsion duct 38 communicates with the inlet opening 30, and a closed position preventing the passage of fluid between the expulsion duct 38 and the inlet opening 30. The pump 10 comprises means 54 for moving these third means against In the first example described, the third non-return means 52 comprise a non-return valve 52A urged in the closed position by an elastic member 52B. The displacement means 54 comprise an actuating element 56, in particular formed by a striker, integral with the piston 26, for example carried by the rod 42. This actuating element 56 is intended to cooperate with the non-return valve for move it to the open position, pushing it against the bias of the elastic member 52B, when the piston 26 is in the first extreme position. This first extreme position therefore forms a discharge position. It will be noted that the piston 26 passes into its first extreme position when the electric current flowing in the coil 44 is zero, in which case no magnetic force opposes the elastic force applied by the elastic member 46 to the piston 26. Discharge can thus be carried out in a simple and rapid manner by interrupting the electric current flowing in the coil 44.
3033006 9 On a représenté, sur la figure 4, une pompe 10 selon un deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure 4, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques. Dans cet exemple, la pompe 10 est une pompe à huile. Dans ce cas, l'actionneur 5 12 est un vérin, comportant un piston 58 mobile dans un corps 60, séparant ce corps 60 en un premier compartiment 62 communiquant avec le conduit d'évacuation 38 de la pompe 10, et un second compartiment 64. Le vérin 12 comporte également un organe élastique 66 sollicitant le piston 58 vers une première position dans laquelle le premier compartiment 62 présente un volume 10 minimal ou nul. La tige 20 est solidaire du piston 58 d'une part, et d'un élément de valve 68 d'autre part, de sorte que cet élément de valve 68 est déplaçable en fonction de la position du piston 58, par l'intermédiaire de la tige 20. Conformément à ce deuxième mode de réalisation, l'ouverture d'admission 30 est connectée à un réservoir 70 rempli d'huile, comportant une poche souple 72 de volume 15 variable en fonction de la quantité d'huile dans cette poche 72. La pompe 10 comporte une conduite d'admission 74, s'étendant entre l'ouverture d'admission 30 et la chambre de compression 28. Les premiers moyens anti-retour 34 comportent alors un clapet anti-retour autorisant le passage de fluide depuis la conduite d'admission 74 vers la chambre de 20 compression 28 et interdisant le passage de fluide depuis la chambre de compression 28 vers la conduite d'admission 74. Dans ce mode de réalisation, le piston 26 ne comporte pas d'ouverture de passage. Toutefois, comme précédemment, le volume de la chambre de compression 28 dépend de la position du piston 26.FIG. 4 shows a pump 10 according to a second exemplary embodiment of the invention. In this FIG. 4, elements similar to those of the preceding figures are designated by identical references. In this example, the pump 10 is an oil pump. In this case, the actuator 12 is a jack, comprising a piston 58 movable in a body 60, separating said body 60 into a first compartment 62 communicating with the discharge duct 38 of the pump 10, and a second compartment 64 The cylinder 12 also comprises an elastic member 66 urging the piston 58 to a first position in which the first compartment 62 has a minimum or zero volume. The rod 20 is integral with the piston 58 on the one hand, and a valve element 68 on the other hand, so that this valve element 68 is displaceable according to the position of the piston 58, via In accordance with this second embodiment, the inlet opening 30 is connected to a reservoir 70 filled with oil, having a flexible pouch 72 of variable volume depending on the quantity of oil in this pocket. 72. The pump 10 comprises an intake pipe 74 extending between the inlet opening 30 and the compression chamber 28. The first non-return means 34 then comprise a non-return valve allowing the passage of fluid from the intake duct 74 to the compression chamber 28 and prohibiting the passage of fluid from the compression chamber 28 to the intake duct 74. In this embodiment, the piston 26 has no opening passage. However, as before, the volume of the compression chamber 28 depends on the position of the piston 26.
25 Comme précédemment, la chambre de compression 26 comporte une ouverture d'expulsion 36, débouchant dans la chambre de compression 28, et communiquant avec le conduit d'expulsion 38. Les seconds moyens anti-retour 40 sont agencés dans cette ouverture d'expulsion 36, entre la chambre de compression 28 et le conduit d'expulsion 38, afin d'autoriser le passage d'huile depuis la chambre de compression 28 vers le 30 conduit d'expulsion 38, et interdire le passage de fluide depuis le conduit d'expulsion 38 vers la chambre de compression 28. Le fonctionnement de cette pompe est identique à celui de la pompe selon le premier mode de réalisation. Conformément à ce deuxième mode de réalisation, l'ouverture de décharge 48 est 35 ménagée dans une conduite de décharge 76 s'étendant entre la conduite d'expulsion 38 3033006 10 et la conduite d'admission 74. Les troisièmes moyens anti-retour 52 sont logés dans cette conduite de décharge 76. Les moyens de déplacement 54 comportent alors un élément ferromagnétique 78 mobile entre une première position dans laquelle les troisièmes moyens anti-retour 52 5 sont en position ouverte et une seconde position dans laquelle les troisièmes moyens anti-retour 52 sont en position fermée. Ces moyens de déplacement 54 comportent également un organe élastique 80 sollicitant l'élément ferromagnétique 78 vers sa première position, ainsi qu'une bobine 82 entourant l'élément ferromagnétique 78, reliée électriquement à des moyens d'alimentation électrique propres à appliquer un courant 10 réglable, la position de l'élément ferromagnétique étant fonction de la tension du courant. Plus particulièrement, les troisièmes moyens anti-retour 52 comportent un clapet antiretour, ledit élément ferromagnétique 78 étant formé par ce clapet anti-retour. Comme cela est représenté sur la figure 5, lorsque le courant est interrompu dans la bobine 82, aucune force magnétique n'est appliquée sur le clapet anti-retour 78, si bien 15 qu'il n'est soumis qu'à la force élastique de l'organe élastique 80, qui l'entraîne vers sa première position. Dans cette position, le conduit d'expulsion 38 communique avec le conduit d'admission 74 si bien que l'huile à haute pression contenue dans le conduit d'expulsion 38 est évacuée vers le réservoir 70. Ainsi, une décharge de la pompe peut être réalisée de manière très simple en interrompant le courant circulant dans la bobine 20 électrique 82. En revanche, en fonctionnement normal de la pompe, un courant de maintien circule en continu dans la bobine 82 pour maintenir le clapet 78 dans sa position fermée. La force magnétique ainsi appliquée au clapet 78, ajoutée à la force de pression de l'huile contenue dans le conduit d'expulsion 38, maintient le clapet en position fermée à 25 l'encontre de l'effort élastique appliqué par l'organe élastique 80. On a représenté, sur la figure 6, une pompe 10 selon un troisième exemple de mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure 6, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques. Conformément à ce troisième mode de réalisation, la pompe 10 est une pompe à 30 air. Par exemple, l'ouverture d'admission 30 est connectée à un réservoir 70, comportant une poche 72 de volume variable, formant une source d'air. L'air circule depuis l'ouverture d'admission 30 jusqu'à la chambre à compression 28 par l'intermédiaire d'au moins une conduite d'admission 74, en passant à travers des moyens anti-retour 34.As before, the compression chamber 26 has an expulsion opening 36, opening into the compression chamber 28, and communicating with the expulsion conduit 38. The second non-return means 40 are arranged in this expulsion opening. 36, between the compression chamber 28 and the expulsion duct 38, to allow the passage of oil from the compression chamber 28 to the expulsion duct 38, and prohibit the passage of fluid from the duct expulsion 38 to the compression chamber 28. The operation of this pump is identical to that of the pump according to the first embodiment. In accordance with this second embodiment, the discharge opening 48 is formed in a discharge line 76 extending between the expulsion line 38 and the intake line 74. The third non-return means 52 are housed in this discharge pipe 76. The displacement means 54 then comprise a ferromagnetic element 78 movable between a first position in which the third non-return means 52 are in the open position and a second position in which the third anti-return means 52 are in the open position and a second position in which the third anti-return means back 52 are in closed position. These displacement means 54 also comprise an elastic member 80 biasing the ferromagnetic element 78 towards its first position, as well as a coil 82 surrounding the ferromagnetic element 78, electrically connected to electrical supply means suitable for applying a current 10 adjustable, the position of the ferromagnetic element being a function of the voltage of the current. More particularly, the third non-return means 52 comprise a non-return valve, said ferromagnetic element 78 being formed by this non-return valve. As shown in Fig. 5, when the current is interrupted in the coil 82, no magnetic force is applied to the check valve 78, so that it is only subjected to the elastic force. the resilient member 80, which drives it to its first position. In this position, the expulsion duct 38 communicates with the intake duct 74 so that the high-pressure oil contained in the expulsion duct 38 is discharged to the tank 70. Thus, a discharge of the pump can This is done in a very simple way by interrupting the current flowing in the electric coil 82. In contrast, in normal operation of the pump, a holding current flows continuously in the coil 82 to maintain the valve 78 in its closed position. The magnetic force thus applied to the valve 78, added to the pressure force of the oil contained in the expulsion duct 38, keeps the valve in the closed position against the elastic force applied by the elastic member. 80. FIG. 6 shows a pump 10 according to a third exemplary embodiment of the invention. In this FIG. 6, elements similar to those of the preceding figures are designated by identical references. According to this third embodiment, the pump 10 is an air pump. For example, the inlet opening 30 is connected to a tank 70, having a pocket 72 of variable volume, forming an air source. The air flows from the inlet opening 30 to the compression chamber 28 through at least one intake pipe 74, passing through non-return means 34.
35 Lorsque le volume de la chambre à compression 28 diminue, l'air est expulsé jusqu'à une 3033006 11 conduite d'expulsion 38, à travers une ouverture d'expulsion 36 comportant les seconds moyens anti-retour 40. Comme dans le second mode de réalisation, l'ouverture de décharge 48 est agencée entre le conduit d'expulsion 38 et le conduit d'admission 74, et comporte un 5 clapet 78 en matériau ferromagnétique, entouré par une bobine électrique 82. Le fonctionnement de cette pompe 10 selon le troisième mode de réalisation est similaire au fonctionnement de la pompe 10 selon le deuxième mode de réalisation décrit précédemment. On a représenté sur la figure 7 un système Rankine 100 utilisant une pompe 10 10 selon l'invention, par exemple selon l'un quelconque des modes de réalisation décrits précédemment. Plus particulièrement, la pompe 10 est avantageusement une pompe à air. Le système Rankine 100 comporte de manière classique un évaporateur 102, une machine à vapeur 104 agencée en aval de l'évaporateur 102, un condenseur 106 agencé 15 en aval de la machine à vapeur 104, et un dispositif de pompage 108 agencé en aval du condenseur 106, ainsi qu'un vase d'expansion 110 agencé entre le condenseur et le dispositif de pompage 108. Le système Rankine 100 est destiné à récupérer la chaleur de gaz d'échappement émis par un moteur à combustion interne essence ou diesel, en évaporant un fluide de 20 travail, par exemple de l'eau éthanol, R134, R245 ou tout autre fluide ayant les caractéristiques requises, dans l'évaporateur 102 généralement agencé en aval d'un système de dépollution. Le fluide de travail est ensuite détendu dans la machine à vapeur 104, de type moteur à piston, turbine, ou tout autre moyen permettant de transformer un gaz sous 25 pression à une certaine température en un travail mécanique. La machine à vapeur 104 fournit donc un travail mécanique, qui pourra par exemple ensuite être transformé en électricité. Une fois détendu, le fluide est condensé dans le condenseur 106, qui est formé par un échangeur de chaleur avec une source froide, par exemple de l'eau de 30 refroidissement du véhicule automobile ou l'air ambiant. Une fois revenu à l'état liquide, le fluide est pompé par le dispositif de pompage 108 pour être réintroduit dans l'évaporateur 102. La pression obtenue dans cet évaporateur 102 est imposée par la machine à vapeur 104. Un tel système Rankine fonctionne en boucle fermée, sans perte de fluide de 35 travail.When the volume of the compression chamber 28 decreases, the air is expelled to an expulsion line 38 through an expulsion opening 36 having the second non-return means 40. As in the second In one embodiment, the discharge opening 48 is arranged between the expulsion duct 38 and the intake duct 74, and comprises a valve 78 of ferromagnetic material, surrounded by an electric coil 82. The operation of this pump 10 according to the third embodiment is similar to the operation of the pump 10 according to the second embodiment described above. FIG. 7 shows a Rankine system 100 using a pump 10 according to the invention, for example according to any one of the embodiments described above. More particularly, the pump 10 is advantageously an air pump. The Rankine system 100 conventionally comprises an evaporator 102, a steam engine 104 arranged downstream of the evaporator 102, a condenser 106 arranged downstream of the steam engine 104, and a pumping device 108 arranged downstream of the steam engine 104. condenser 106, as well as an expansion tank 110 arranged between the condenser and the pumping device 108. The Rankine 100 system is intended to recover the heat of exhaust gas emitted by a gasoline or diesel internal combustion engine, by evaporating a working fluid, for example ethanol water, R134, R245 or any other fluid having the required characteristics, in the evaporator 102 generally arranged downstream of a pollution control system. The working fluid is then expanded in the steam engine 104, such as a piston engine, turbine, or any other means for converting pressurized gas at a certain temperature into mechanical work. The steam engine 104 thus provides a mechanical work, which may for example subsequently be converted into electricity. Once relaxed, the fluid is condensed in the condenser 106, which is formed by a heat exchanger with a cold source, for example the cooling water of the motor vehicle or the ambient air. Once returned to the liquid state, the fluid is pumped by the pumping device 108 to be reintroduced into the evaporator 102. The pressure obtained in this evaporator 102 is imposed by the steam engine 104. Such a Rankine system operates in closed loop, without loss of working fluid.
3033006 12 Pour le bon fonctionnement du système Rankine, il est nécessaire de minimiser les fuites externes et d'interdire les entrées d'air. Certains fluides, tels que l'eau éthanol, sont entièrement liquides aux pressions et températures rencontrées lorsque le véhicule est à l'arrêt (pressions et températures atmosphériques). L'air est absolument à proscrire 5 dans un système clos car il est compressible. Ainsi, si une bulle d'air était aspirée par le dispositif de pompage 108, le débit serait imprévisible. En conséquence, lorsque le véhicule est à l'arrêt et froid, tout le fluide est sous forme liquide si la pression interne du système est à la pression atmosphérique. En revanche, si le volume dédié au fluide de travail est constant, la pression 10 interne à froid diminuerait jusqu'à atteindre une pression de l'ordre de 0,1 bar correspondant à la pression de vapeur saturante aux alentours de 20 à 40°C. En d'autres termes, il restera une partie du fluide de travail sous forme vapeur à très basse pression et température ambiante. Un véhicule tel qu'une voiture est à l'arrêt la plus grande partie de sa vie. Or dans 15 ces conditions, la pression régnant à l'intérieur est tellement faible par rapport à la pression atmosphérique que le risque d'introduire un peu d'air au cours de ces longues expositions est important. Pour annuler tout risque de fuite, il faut que le système soit à la pression atmosphérique durant les arrêts du véhicule. Si le système est à la pression atmosphérique à l'arrêt sans air à l'intérieur, alors l'ensemble du circuit fluide est sous 20 forme liquide. Quand le moteur est mis en marche, les gaz d'échappement chauffent le fluide de travail pour le transformer en vapeur. Cette vapeur a une densité plus faible que le liquide correspondant. Le volume supplémentaire nécessaire à la formation de la vapeur doit être procuré par un élément supplémentaire, qui est le vase d'expansion 110.3033006 12 For the correct operation of the Rankine system, it is necessary to minimize external leakage and to prevent air entry. Some fluids, such as ethanol water, are completely liquid at the pressures and temperatures encountered when the vehicle is stationary (atmospheric pressures and temperatures). The air is absolutely forbidden in a closed system because it is compressible. Thus, if an air bubble was sucked by the pumping device 108, the flow would be unpredictable. As a result, when the vehicle is stationary and cold, all the fluid is in liquid form if the internal pressure of the system is at atmospheric pressure. On the other hand, if the volume dedicated to the working fluid is constant, the internal cold pressure would decrease until a pressure of the order of 0.1 bar corresponding to the saturation vapor pressure at around 20 to 40 ° C. vs. In other words, there will remain some of the working fluid in vapor form at very low pressure and ambient temperature. A vehicle such as a car is at a standstill for most of its life. Under these conditions, the pressure inside is so small relative to the atmospheric pressure that the risk of introducing a little air during these long exposures is important. To eliminate any risk of leakage, the system must be at atmospheric pressure during vehicle stops. If the system is at atmospheric pressure at shutdown without air inside, then the entire fluid circuit is in liquid form. When the engine is started, the exhaust gases heat the working fluid to turn it into steam. This vapor has a lower density than the corresponding liquid. The additional volume necessary for the formation of the steam must be provided by an additional element, which is the expansion vessel 110.
25 Le vase d'expansion 110 comporte une enceinte 112 et une membrane 114, montée mobile dans l'enceinte 112, séparant l'enceinte 112 en une première partie 116 communiquant avec le condenseur 106 et le dispositif de pompage 108, et une seconde partie 118 communiquant avec le conduit d'expulsion 38 de la pompe 10. Ainsi, la pompe 10 permet de gérer la pression dans cette seconde partie 118 de l'enceinte 112. Cette 30 seconde partie 118 est par exemple équipée d'un capteur de pression, permettant de connaître la pression dans cette seconde partie 118. Avantageusement, la membrane 114 est métallique, afin de présenter une étanchéité satisfaisante, empêchant la migration de particules de gaz au travers de cette membrane au cours de la vie du véhicule.The expansion vessel 110 comprises an enclosure 112 and a membrane 114 mounted movably in the enclosure 112, separating the enclosure 112 in a first portion 116 communicating with the condenser 106 and the pumping device 108, and a second part 118, which communicates with the expulsion duct 38 of the pump 10. Thus, the pump 10 makes it possible to manage the pressure in this second part 118 of the enclosure 112. This second part 118 is for example equipped with a pressure sensor. , making it possible to know the pressure in this second part 118. Advantageously, the membrane 114 is metallic, in order to have a satisfactory seal, preventing the migration of gas particles through this membrane during the life of the vehicle.
35 II est à noter que le système n'est généralement pas totalement étanche. Il est donc préférable de stocker, dans le vase d'expansion 110, un volume tampon de fluide de 3033006 13 travail qui diminuera au fur et à mesure qu'une partie du fluide du système sera perdu. Un tel volume tampon est suffisant pour couvrir la fuite du système qui est d'environ 200 cm3 pour la durée de vie du véhicule, qui est généralement de 15 ans et 5000 h d'utilisation. Dans un tel système Rankine, une fois que le fluide de travail est détendu (à la 5 sortie de la machine à vapeur 104), il est condensé dans le condenseur 106. Le condenseur est alimenté par un fluide basse température (par exemple l'eau de refroidissement moteur, ou par l'air ambiant). La pression de condensation dépend de la température de ce fluide basse température. Pour certains fluides de travail, (l'eau, mélange eau éthanol, acétone, toluène... 10 par exemple), le vase d'expansion 110 permet de tenir compte de l'augmentation de volume dudit fluide de travail du fait de son passage de l'état liquide à l'état vapeur dans une partie de l'évaporateur 102, dans la machine à vapeur 104 et dans une partie du condenseur 106. Le but de l'association du vase d'expansion 110 avec le condenseur 106 est 15 d'assurer la pression la plus basse possible au niveau de la sortie de la machine à vapeur 104 tout en assurant que le fluide de travail est complètement liquide à la sortie du condenseur 106 et surtout à l'entrée de la pompe haute pression 108, afin d'assurer que cette dernière pompe toujours un liquide. Il est donc nécessaire de gérer la pression du liquide de travail entre le 20 condenseur 106 et la pompe 108. Pour cela, on connaît la température de la source froide (eau moteur connue généralement au niveau du calculateur d'injection, ou de l'air ambiant, elle aussi mesurée au niveau de l'admission moteur), ainsi que le débit de cette source froide (le débit d'eau dépend du régime moteur, et le débit d'air dépend de la vitesse du véhicule et/ou de la vitesse du ventilateur). Cette température et ce débit 25 permettent de calculer le flux thermique. On peut donc connaître la température du fluide de travail soit par calcul soit en la mesurant directement. La définition géométrique du vase d'expansion 110 permet de connaître en tout point de fonctionnement du cycle la pression résultante du fluide de travail. Or dans certains cas il faut corriger cette pression pour être sûr de l'état de fluide 30 de travail. Pour adapter la pression à la température de la source froide on applique dans la partie 116 une pression que l'on gère grâce à la pompe 10. Avantageusement, la pression dans la première partie 116 est mesurée par ledit capteur de pression, ce qui permet d'appliquer la pression nécessaire pour assurer que le 35 fluide est liquide à la sortie du condenseur 106, et ce quelle que soit la température de la source froide.It should be noted that the system is not generally completely watertight. It is therefore preferable to store in the expansion vessel 110 a buffer volume of working fluid which will decrease as a portion of the system fluid is lost. Such a buffer volume is sufficient to cover the leakage of the system which is about 200 cm3 for the life of the vehicle, which is generally 15 years and 5000 hours of use. In such a Rankine system, once the working fluid is expanded (at the exit of the steam engine 104), it is condensed in the condenser 106. The condenser is fed with a low temperature fluid (for example engine cooling water, or ambient air). The condensation pressure depends on the temperature of this low temperature fluid. For certain working fluids, (water, ethanol water mixture, acetone, toluene, for example), the expansion vessel 110 makes it possible to take into account the increase in volume of said working fluid due to its transition from the liquid state to the vapor state in a portion of the evaporator 102, in the steam engine 104 and in a portion of the condenser 106. The purpose of the association of the expansion vessel 110 with the condenser 106 is to ensure the lowest possible pressure at the output of the steam engine 104 while ensuring that the working fluid is completely liquid at the outlet of the condenser 106 and especially at the inlet of the high pressure pump 108, to ensure that the latter always pumps a liquid. It is therefore necessary to manage the pressure of the working fluid between the condenser 106 and the pump 108. For this, the temperature of the cold source (engine water, generally known at the injection computer, or the engine) is known. ambient air, also measured at the engine intake), as well as the flow of this cold source (the flow of water depends on the engine speed, and the air flow depends on the speed of the vehicle and / or the speed of the fan). This temperature and this flow rate make it possible to calculate the heat flow. It is therefore possible to know the temperature of the working fluid either by calculation or by measuring it directly. The geometric definition of the expansion vessel 110 makes it possible to know at any operating point of the cycle the resulting pressure of the working fluid. However in some cases it is necessary to correct this pressure to be sure of the state of working fluid. To adapt the pressure to the temperature of the cold source is applied in the portion 116 a pressure that is managed by the pump 10. Advantageously, the pressure in the first portion 116 is measured by said pressure sensor, which allows to apply the pressure necessary to ensure that the fluid is liquid at the outlet of the condenser 106, regardless of the temperature of the cold source.
3033006 14 On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais pourrait présenter diverses variantes.It should be noted that the invention is not limited to the embodiment described, but could have various variants.
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