FR3044052B1 - Pompe d'alimentation d'un systeme d'application d'un produit de revetement liquide - Google Patents

Abstract

Cette pompe (1) d'alimentation d'un système d'application d'un produit de revêtement liquide comprend un moteur (3) actionnant au moins deux pistons, un tambour (9) entrainé en rotation par le moteur (3), le tambour comprenant une surface cylindrique externe (90) présentant un profil de came (92), chacun des pistons étant solidaire d'une tige (51, 61) sur laquelle est fixée un galet (53, 63) roulant sur le profil de came (92) de telle manière que le galet lié à chacun des pistons via une des tiges est entraîné en translation selon l'axe (X-X') de translation du piston correspondant sous l'action de la rotation du tambour (9). Chacun des galets est en contact avec le profil de came à une position décalée angulairement par rapport à la position des autres galets de telle manière que l'un des pistons soit en cours de mouvement lorsqu'un autre piston atteint un point d'inversion de son sens de mouvement. La pompe comprend des moyens de compensation (10) adaptés pour accélérer l'un des pistons lorsqu'un autre piston atteint un point d'inversion de son sens de mouvement.

Description

Pompe d’alimentation d’un système d’application d’un produit de revêtement liquide L’invention concerne une pompe d’alimentation d’un système d’application d’un produit de revêtement liquide.

Les pompes d’alimentation pour les systèmes d’application de produits de revêtement liquide comme les peintures, sont généralement constituées d’un moteur électrique ou pneumatique, d’une pompe hydraulique et d’un moyen d’accouplement reliant le moteur à la pompe. On appellera pompe électrique, une pompe d’alimentation présentant un moteur électrique et pompe pneumatique, une pompe présentant un moteur pneumatique. Les pompes électriques sont préférentiellement utilisées du fait de leur meilleur rendement et de leur coût d’utilisation moins élevé. La problématique réside dans la transformation de mouvement entre le moteur électrique, qui présente un mouvement rotatif, et la pompe hydraulique, qui présente un mouvement linéaire alternatif. Lors de l’inversion de son sens de mouvement, le piston de la pompe hydraulique atteint une vitesse nulle ce qui provoque une chute de la pression en sortie de la pompe. Les pompes électriques doivent donc être prévues pour compenser ces inversions.

Des pompes comprenant un seul piston actionné par un système de bielle-manivelle sont connues. Dans ces pompes, la vitesse de rotation du moteur électrique est pilotée pour obtenir un débit constant. Des pompes comprenant un seul piston actionné par une crémaillère sont connues de US-A-2014/219819. Les inversions sont opérées sur des dents différentes de la crémaillère pour réduire son usure. Aucun de ces systèmes ne permet d’éviter une chute de pression en sortie de la pompe.

Il est également connu d’utiliser une pompe à deux pistons diamétralement opposés, c’est-à-dire déphasés de Pi radians, dont les mouvements sont induits par la rotation d’une came cœur, dont le profil et le mécanisme lié sont adaptés pour que, lors de l’inversion du mouvement d’un des pistons, l’autre piston ne soit pas tout à fait en fin de course. Toutefois, un tel système n’est pas entièrement satisfaisant dans la mesure où il implique la variation continuelle du couple à fournir par le moteur. Par ailleurs, étant donné la conception de la came cœur connue, celle-ci ne présente qu’un moyen de poussée du piston de la pompe hydraulique, ainsi, pour réaliser la course du piston dans le sens inverse, il faut un mécanisme de rappel. C’est à ces inconvénients qu’entend remédier l’invention en proposant une nouvelle pompe d’alimentation d’un système d’application d’un produit de revêtement liquide, permettant une compensation plus efficace des inversions des pistons de la pompe. A cet effet, l’invention concerne une pompe d’alimentation d’un système d’application d’un produit de revêtement liquide, comprenant un moteur actionnant au moins deux pistons. Cette pompe est caractérisée en ce qu’elle comprend un tambour entraîné en rotation par le moteur, le tambour comprenant une surface cylindrique externe présentant un profil de came, en ce que chacun des pistons est solidaire d’une tige sur laquelle est fixée un galet roulant sur le profil de came de telle manière que le galet lié à chacun des pistons via une des tiges est entraîné en translation selon l’axe de translation du piston correspondant sous l’action de la rotation du tambour, en ce que chacun des galets est en contact avec le profil de came à une position décalée angulairement par rapport à la position des autres galets de telle manière que l’un des pistons soit en cours de mouvement lorsqu’un autre piston atteint un point d’inversion de son sens de mouvement, et en ce qu’elle comprend des moyens de compensation adaptés pour accélérer l’un des pistons lors qu’un autre piston atteint un point d’inversion de son sens de mouvement.

Grâce à l’invention, l’accélération de l’un des pistons pendant l’inversion d’un autre piston permet une compensation efficace de la chute de pression. La pression obtenue en sortie de la pompe est globalement constante.

Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, une telle pompe peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises selon toute combinaison techniquement admissible : - Les moyens de compensation comprennent des moyens d’accélération de la vitesse de rotation du tambour pendant une durée prédéterminée avant et après le passage d’un des pistons à son point d’inversion : dans ce mode de réalisation, au moment des inversions, la vitesse de rotation du moteur augmente tandis que le couple baisse, de telle sorte que la puissance demandée au moteur reste constante. - Les moyens d’accélération comprennent une unité de contrôle du moteur. - Les moyens de compensation comprennent un capteur de pression placé en aval des pistons, et les moyens d’accélération sont adaptés pour augmenter la vitesse de rotation du tambour en fonction d’une valeur de pression mesurée par le capteur de pression. - Les moyens de compensation sont formés par deux secteurs angulaires du profil de came dont l’angle d’inclinaison, par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du tambour, est supérieur à l’angle d’inclinaison du reste du profil de came. Dans ce mode de réalisation, la compensation est réalisée en conservant une vitesse et un couple moteur constants. - L’angle d’inclinaison des secteurs angulaires du profil de came formant les moyens de compensation est le double de l’angle d’inclinaison du reste du profil de came. - La pompe comprend deux pistons décalés angulairement de 90°. - Le profil de came comprend deux rainures hélicoïdales s’étendant chacune sur la moitié de la circonférence du tambour, et symétriques par rapport à un plan passant par l’axe de rotation du tambour. - Les galets sont décalés angulairement d’un angle compris entre 70° et 100°. - L’angle de décalage des galets est de 90°. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’une pompe d’alimentation conforme à son principe, faite à titre d’exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d’une pompe conforme à un premier mode de réalisation de l’invention, - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus de la pompe des figures 1 et 2, - la figure 4 est une coupe selon le plan IV-IV à la figure 3, - la figure 5 est une courbe de variation de la vitesse de rotation en fonction de la position angulaire d’un moteur de la pompe des figures 1 à 4; - la figure 6 est une vue similaire à la figure 4 et à plus grand échelle d’une pompe conforme à un second mode de réalisation de l’invention, sur laquelle uniquement un tambour et des galets de la pompe sont représentés, - la figure 7 est une vue similaire à la figure 1, d’une pompe conforme à un troisième mode de réalisation de l’invention.

Les figures 1 à 5 représentent une pompe 1 d’alimentation d’un système d’application d’un produit de revêtement liquide non représenté. La pompe 1 comprend un moteur électrique 3 d’axe de rotation X-X’.

Le moteur actionne deux pistons 5 et 6 montés chacun dans une chambre 8 avec possibilité de coulissement selon des axes respectifs X5 et X6 parallèles à l’axe X-X’. Le déplacement des pistons 5 et 6 dans les chambres 8 permet de délivrer un produit de revêtement liquide, tel qu’une peinture, sous pression.

Le moteur 3 actionne les pistons 5 et 6 par l’intermédiaire d’un système de transmission comprenant un tambour 9 entraîné en rotation par le moteur 3 autour de l’axe X-X’. La transmission de la rotation du moteur 3 tambour 9 peut être directe ou bien indirecte, par l’intermédiaire d’un système de démultiplication non représenté.

Le tambour 9 comprend une surface cylindrique externe 90 centrée sur l’axe X-X’. La surface externe 90 présente un profil de came 92. Chacun des pistons 5 et 6 est respectivement solidaire d’une première tige 51 et d’une seconde tige 61 sur lesquelles sont fixés un premier galet 53 et un second galet 63, chacun des galets 53 et 63 roulant sur le profil de came 92 de telle manière que chacun des galets 53 et 63 lié à chacun des pistons 5 et 6 via les tiges 51 et 61 est entraîné en translation parallèlement à l’axe X-X’ sous l’action de la rotation du tambour 9.

Dans l’exemple représenté, le profil de came 92 est formé par une rainure continue comprenant deux rainures hélicoïdales 94 et 95 s’étendant chacune sur une moitié de la circonférence du tambour 9, et symétriques par rapport à un plan P1 passant par l’axe de rotation X-X’. Les rainures 94 et 95 comprennent chacune un fond respectif 94a et 95a de forme cylindrique, des parois hélicoïdales supérieures 94b et 95b et des parois hélicoïdales inférieures 94c et 95c. Les galets 53 et 63 sont sélectivement en contact avec l’une des parois hélicoïdales supérieures 94b et 95b ou inférieures 94c et 95c, selon des lignes de contact perpendiculaires à l’axe X-X’.

Sur la figure 4, le moteur 3, le tambour 9 et les galets 53 et 63 apparaissent deux fois du fait de la géométrie du plan de coupe IV-IV.

Lorsque le tambour 9 tourne sur lui-même autour de l’axe X-X’, le contact entre les parois hélicoïdales 94b, 95b, 94c, 95c et les galets 53 et 63 provoque la translation des tiges 51 et 61, qui est transmise aux pistons 5 et 6, ce qui permet d’obtenir alternativement l’aspiration du produit de revêtement puis son expulsion sous pression en sortie de la pompe 1.

Chacun des pistons 5 et 6 a un point mort haut et un point mort bas correspondant aux points d’inversion de son sens de mouvement en translation. Lors de ces inversions, la vitesse linéaire des pistons 5 et 6 diminue puis passe par une valeur nulle, ce qui induit une coupure de la pression en sortie de la pompe. Il est donc nécessaire de compenser le ralentissement de la vitesse de l’un des pistons 5 et 6 lorsqu’il atteint son point d’inversion par le mouvement de l’autre piston. Ainsi, conformément à l’invention, le point de contact d’un des galets 53 et 63 avec le profil de came 92 est à une position décalée angulairement par rapport à la position du point de contact de l’autre galet de telle manière que l’un des pistons 5 et 6 soit en cours de mouvement lorsque l’autre piston est à un point d’inversion de son sens de mouvement. Avantageusement, le positionnement respectif des galets 53 et 63 permet que, comme cela est représenté à la figure 4, le galet 53 atteigne son point d’inversion haut pendant que le galet 63 est approximativement à mi-course de son mouvement vers le haut. Cela permet de compenser partiellement la chute de pression due à l’inversion d’un piston. L’angle A de décalage des galets 53 et 63 est préférentiellement compris entre 70° et 100°. De façon préférentielle, l’angle de décalage A des galets est de 90°. Cet angle A est également l’angle formé par les axes X5 et X6 par rapport à l’axe X-X’. Le décalage ne peut pas être de 180°, car les pistons 5 et 6 ateindraient leur point d’inversion simultanément et ne pourraient se compenser mutuellement.

Ainsi, comme cela est représenté à la figure 3, les galets 53 et 63 sont décalés d’un quart de tour de tambour 9, ce qui implique que le galet 53 atteint la limite entre les rainures 94 et 95 pendant que le galet 63 atteint la partie centrale de la rainure 95, ce qui correspond à la moitié de la course du piston 6.

Afin de compenser de façon plus efficace l’inversion des pistons, conformément à l’invention, la pompe 1 comprend des moyens de compensation adaptés pour accélérer l’un des pistons 5 et 6 pendant que l’autre piston atteint son point d’inversion.

Selon un premier mode de réalisation de l’invention, les moyens de compensation peuvent comprendre, en remplacement du secteur angulaire 97 ou bien de façon concomitante, des moyens d’accélération de la vitesse de rotation du tambour 9 formés par une unité de contrôle 10 représentée schématiquement à la figure 1, pendant une durée prédéterminée avant et après le passage d’un des pistons 5 et 6 à son point d’inversion. Ainsi, pendant toute la période où l’un des pistons ralentit, passe par la vitesse nulle, puis à accélère de nouveau, la vitesse de rotation du tambour 9 est accélérée par l’unité de contrôle 10 afin que la vitesse de translation de l’autre piston soit également accélérée, afin de permettre la compensation du ralentissement du premier piston. Cette méthode ressort de la courbe représentée sur la figure 5, qui montre l’évolution de la vitesse de rotation V du tambour 9 en fonction de la position angulaire du tambour 9. Le profil de vitesse est transmis au moteur 3 par l’unité de contrôle 10 sous la forme d’un signal électrique S10. A chaque quart de tour du tambour 9, correspondant à une rotation de Pi/2 radians, une inversion d’un piston 5 ou 6 a lieu, ce qui donne lieu à une compensation par l’augmentation de la vitesse V autour de cette position angulaire. A titre d’exemple, la vitesse de rotation du tambour 9 peut être augmentée de 5 à 10 tours par minute. L’unité de contrôle 10 est de préférence une unité électronique réalisant un contrôle asservi de la vitesse de rotation du moteur 3. A titre d’exemple, l’intervalle d’angle avant et après le passage du piston au point d’inversion pendant lequel la vitesse du tambour 9 est augmentée peut être compris entre 0,14 et 0,28 radians.

Un deuxième mode de réalisation de l’invention est représenté sur la figure 6. Dans ce mode de réalisation, les éléments communs au premier mode de réalisation portent les mêmes références et fonctionnent de la même manière. Seules les différences par rapport au premier mode sont exposées ci-après.

Sur la figure 6, seul le tambour 9, dans ses deux positions de la coupe de la figure 4, et les galets 53 et 63 sont représentés dans un souci de clarté.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 6, les moyens de compensation sont formés par deux secteurs angulaires 97 du profil de came 92 et dont l’angle d’inclinaison A97, mesuré par rapport à un plan P2 perpendiculaire à l’axe de rotation X-X’, est supérieur à l’angle d’inclinaison A92, dit nominal, du reste du profil de came 92. Un secteur angulaire 97 d’inclinaison accentuée est ménagé sur une partie centrale de chacune des rainures 94 et 95. Ainsi, les galets 53 et 63 étant décalés de 90°, le galet 53 atteint un point d’inversion, comme cela est visible sur la gauche de la figure 6, pendant que le galet 63 est en contact avec le secteur angulaire 97, comme cela est visible sur la droite de la figure 6. De cette façon, la vitesse de translation selon l’axe X-X’ du galet 63 est donc augmentée grâce à l’augmentation de la pente des parois 94b, 95b, 94c et 95c. L’accélération du piston 6 solidaire du galet 63 compense donc le ralentissement et le passage à vitesse nulle du piston 5. Ceci permet que l’atteinte par l’un des pistons 5 et 6 de son point d’inversion ne provoque qu’une variation relativement faible de la pression de sortie de la pompe 1.

Selon un aspect avantageux mais non obligatoire de l’invention, la valeur de l’angle d’inclinaison A97 est de préférence le double de la valeur de l’angle d’inclinaison A92.

Il est évident que le positionnement du secteur angulaire 97 au centre des rainures 94 à 95 est lié à l’orientation à 90° des galets 53et 63.

Selon un troisième mode de réalisation, la pompe 1 peut également comprendre un capteur de pression 100 situé en aval de deux conduites hydrauliques C1 et C2 de sortie des pistons 5 et 6, permettant de mesurer la pression en sortie de la pompe 1 et de mesurer la chute de pression consécutive à l’approche d’un des pistons d’un point d’inversion. Le capteur de pression 100, qui est compris dans les moyens de compensation, est relié à l’unité de contrôle 10, ou à tout autre moyen adapté pour augmenter la vitesse de rotation du tambour 9 en fonction de la valeur de pression, mesurée par le capteur de pression 10 et transmise à l’unité de contrôle 10 sous la forme d’un signal électrique SP. A cet effet, le déclenchement de l’accélération de la vitesse de tambour 9 peut être conditionné au passage de la valeur de la pression en sortie en dessous d’une valeur seuil, par exemple égale à 15 bars.

Selon un mode de réalisation non représenté, la pompe 1 peut comprendre plus de deux pistons.

Les caractéristiques des modes de réalisation et variantes décrits ci-dessus peuvent être combinées pour former de nouveaux modes de réalisation de l’invention.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. Pompe (1) d’alimentation d’un système d’application d’un produit de revêtement liquide, comprenant un moteur (3) actionnant au moins deux pistons (5, 6), caractérisée en ce qu’elle comprend un tambour (9) entraîné en rotation par le moteur (3), le tambour comprenant une surface cylindrique externe (90) présentant un profil de came (92), en ce que chacun des pistons est solidaire d’une tige (51, 61) sur laquelle est fixée un galet (53, 63) roulant sur le profil de came (92) de telle manière que le galet lié à chacun des pistons via une des tiges est entraîné en translation selon Taxe (X-X’) de translation du piston (5, 6) correspondant sous l’action de la rotation du tambour (9), et en ce que chacun des galets est en contact avec le profil de came à une position décalée angulairement (A) par rapport à la position des autres galets de telle manière que l’un des pistons (6) soit en cours de mouvement lorsqu’un autre piston (5) atteint un point d’inversion de son sens de mouvement, et en ce qu’elle comprend des moyens de compensation (97 ; 10 ; 100) adaptés pour accélérer l’un des pistons (5, 6) lorsqu’un autre piston (5, 6) atteint un point d’inversion de son sens de mouvement.
2. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de compensation comprennent des moyens d’accélération (10) de la vitesse de rotation du tambour (9) pendant une durée prédéterminée avant et après le passage d’un des pistons (5, 6) à son point d’inversion.
3. 3. - Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens d’accélération comprennent une unité de contrôle (10) du moteur (3).
4. 4. Pompe selon l’une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que les moyens de compensation comprennent un capteur de pression (100) placé en aval des pistons (5, 6), et en ce que les moyens d’accélération (10) sont adaptés pbur augmenter la vitesse de rotation (V) du tambour (9) en fonction d’une valeur de pression (SP) mesurée par le capteur de pression (100).
5. 5. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de compensation sont formés par deux secteurs angulaires (97) du profil de came (92) ayant un angle d’inclinaison (A97), par rapport à un plan (P2) perpendiculaire à l’axe de rotation (X-X’) du tambour (9), supérieur à un angle d’inclinaison (A92) d’un secteur angulaire restant du profil de came (92).
6. 6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que l’angle d’inclinaison (A97) des secteurs angulaires (97) du profil de came (92) formant les moyens de compensation est le double de l’angle d’inclinaison (A92) du secteur angulaire restant du profil de came (92).
7. 7. Pompe selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend deux pistons (5, 6) décalés angulairement de 90°.
8. 8. Pompe selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le profil de came (92) comprend deux rainures hélicoïdales (94, 95) s’étendant chacune sur la moitié de la circonférence du tambour (9), et symétriques par rapport à un plan (P1) passant par l’axe de rotation (X-X’) du tambour.
9. 9. Pompe selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les galets (53, 63) sont décalés angulairement d’un angle (A) compris entre 70° et 100°.
10. 10. Pompe selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’angle (A) de décalage des galets (53, 63) est de 90°.