FR3068089A3 - Pompe a eau - Google Patents

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Abstract

Pompe à eau (10) comprenant un stator (12), une chambre (13) définie à l'intérieur du stator (12), une bague (23) disposée à l'intérieur de ladite chambre (13) et présentant une surface radialement externe (23b) en contact avec une surface radialement interne (12a) du stator (12), un rotor (14) disposé à l'intérieur de la bague (23) et pouvant tourner autour d'un axe de rotation (O). Le rotor (14) est pourvu d'une pluralité d'ailettes (18) pouvant être déplacées le long de directions radiales respectives et ayant des extrémités radialement externes respectives (18a) en contact avec une surface radialement interne (23a) de la bague (23). La bague (23) est fabriquée en un matériau ayant un coefficient de friction inférieur au coefficient de friction de matériaux métalliques.

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne une pompe à eau.
De préférence, ladite pompe à eau est utilisée dans le secteur automobile, en particulier dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne également un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne comprenant ladite pompe à eau.
On se référera ci-dessous en particulier à un moteur à combustion interne à essence ou diesel d'un véhicule à moteur, étant entendu toutefois que ce qui est dit s'applique plus généralement également aux moteurs à combustion interne d'un autre type et à d'autres types de véhicules.
La pompe à eau susmentionnée peut dans tous les cas être utilisée dans des secteurs autres que le secteur automobile, à la place de la pompe à eau utilisée actuellement dans ces autres secteurs.
Typiquement, afin de garantir le fonctionnement correct d'un moteur à combustion interne, il est nécessaire de fournir un circuit de refroidissement spécifique adapté pour empêcher une surchauffe du moteur.
Le circuit de refroidissement comprend typiquement une pompe à eau généralement entraînée en rotation par l'arbre du moteur. Une telle pompe est associée à des conduits de refroidissement du moteur qui comprennent généralement des cavités réalisées dans le compartiment moteur, en particulier sur les parois de la chambre de combustion du moteur. Le refroidissement du moteur se produit par échange thermique par convection entre le compartiment moteur et l'eau de refroidissement acheminée dans lesdits conduits de refroidissement par la pompe à eau.
La pompe à eau peut également être utilisée pour refroidir d'autres utilisateurs du moteur, lesdits utilisateurs étant disposés parallèlement au moteur. En particulier, dans le cas spécifique d'un moteur à combustion interne à essence ou diesel, l'eau acheminée par la pompe à eau peut également être envoyée à un échangeur de chaleur afin de conditionner l'huile du circuit de lubrification du moteur à combustion interne, tandis que dans le cas spécifique d'un moteur à combustion interne diesel, l'eau acheminée par la pompe à eau peut également être envoyée à un échangeur de chaleur supplémentaire pour refroidir la soupape de recirculation des gaz d'échappement du moteur.
Les pompes à eau typiquement utilisées dans les circuits de refroidissement de moteurs à combustion interne sont des pompes centrifuges. Ces pompes comprennent typiquement une chambre et un impulseur logé à l'intérieur de la chambre et prévu pour propulser l'eau, à travers un orifice de sortie respectif, vers les conduits de refroidissement du moteur à combustion interne.
La demanderesse a recherché une solution alternative aux pompes à eau traditionnelles et a pensé à utiliser dans les circuits de refroidissement une pompe à eau à ailettes, par exemple comme celles utilisées dans les secteurs autres que le secteur automobile.
De telles pompes à eau à ailettes comprennent un stator, une chambre définie à l'intérieur du stator et un rotor pouvant tourner à l'intérieur de ladite chambre autour d'un axe de rotation et pourvu d'une pluralité d'ailettes pouvant être déplacées le long de directions radiales respectives et en contact avec la surface radialement interne du stator.
Afin de limiter le frottement entre les extrémités radialement externes des ailettes et du stator, et par conséquent l'usure sur les ailettes et sur la surface radialement interne du stator, il est connu de fabriquer les ailettes et le stator en graphite de carbone.
La demanderesse a observé qu'un inconvénient de cette solution est le coût excessif du stator.
La demanderesse a considéré comment surmonter cet inconvénient.
La demanderesse a réalisé que ceci est possible en interposant entre les extrémités radialement externes des ailettes et la surface radialement interne du stator un composant fabriqué en un matériau ayant un faible coefficient de friction.
La présente invention concerne par conséquent, selon un premier aspect de l'invention, une pompe à eau telle que définie ci-après.
La pompe à eau comprend un stator, une chambre définie à l'intérieur du stator et un rotor pouvant tourner à l'intérieur de ladite chambre autour d'un axe de rotation et pourvu d'une pluralité d'ailettes pouvant être déplacées le long de directions radiales respectives.
La pompe à eau selon l’invention est caractérisée en ce qu'elle comprend une bague disposée à l'intérieur de ladite chambre dans une position radialement externe par rapport audit rotor, ladite bague présentant une surface radialement externe en contact avec une surface radialement interne dudit stator et une surface radialement interne en contact avec des extrémités radialement externes desdites ailettes, ladite bague étant fabriquée en un matériau ayant un coefficient de friction inférieur au coefficient de friction de matériaux métalliques.
Avantageusement, les ailettes dans la pompe à eau coulissent sur un composant (bague) ayant un faible coefficient de friction. Ceci permet de réduire l'usure sur les ailettes et d'augmenter la vie utile de la pompe à eau.
Selon un deuxième aspect de l'invention, l'invention concerne un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne comprenant ladite pompe à eau selon l’invention.
Des caractéristiques préférées de la pompe à eau et du circuit de refroidissement décrits ci-dessus sont divulguées ci-après. Sauf mention expresse du contraire, les caractéristiques ci-après peuvent être utilisées individuellement ou en combinaison.
De préférence, les ailettes sont fabriquées en un matériau non métallique, par exemple, du graphite de carbone ou un matériau plastique, thermoplastique ou thermodurcissable, avec ou sans charges ou additifs.
Plus préférablement, les ailettes sont fabriquées en graphite de carbone.
De préférence, le rotor est fabriqué en un matériau non métallique, tel que, par exemple, du graphite de carbone ou un matériau plastique, thermoplastique ou thermodurcissable, avec ou sans charges ou additifs.
Plus préférablement, le rotor est fabriqué en graphite de carbone. Ainsi lesdites ailettes et ledit rotor sont fabriqués en graphite de carbone.
De préférence, la bague est fabriquée en un matériau non métallique, tel que, par exemple, du graphite de carbone ou un matériau plastique, thermoplastique ou thermodurcissable, avec ou sans charges ou additifs.
Plus préférablement, la bague est fabriquée en graphite de carbone.
Ladite bague peut être intégrée au stator (par exemple plantée sur celui-ci, ou co-moulée avec celui-ci), c'est-à-dire qu'elle ne peut pas tourner par rapport au stator, ou qu'elle peut tourner par rapport à ce dernier sous l'effet de la poussée exercée par les ailettes en conséquence de la rotation du rotor.
Le stator peut lui-même définir le corps extérieur de la pompe ou être un composant distinct du corps extérieur de la pompe.
Le stator peut être fabriqué en un matériau métallique tel que, par exemple, de l'aluminium ou des alliages de celui-ci, ou de l'acier ou des alliages de celui-ci, ou en un matériau non métallique, tel que, par exemple, du graphite de carbone ou un matériau plastique, thermoplastique ou thermodurcissable, avec ou sans charges ou additifs.
Le stator est de préférence fabriqué en un matériau métallique. C'est le cas en particulier lorsque le stator définit le corps extérieur de la pompe.
Si la bague peut tourner par rapport au stator, le fait de fabriquer ladite bague en un matériau ayant un coefficient de friction inférieur au coefficient de friction de matériaux métalliques permet de limiter la friction entre la bague et les deux surfaces s'étendant perpendiculairement à l'axe de rotation du rotor et en contact avec la bague et les ailettes, de manière scellée hydrauliquement.
Des caractéristiques et avantages supplémentaires de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré de l'invention, en référence à la figure 1 d'accompagnement et à titre indicatif et non limitatif.
La figure 1 illustre schématiquement une coupe transversale d'un mode de réalisation préféré de la pompe à eau de la présente invention.
Si l'on se réfère à la figure 1, il est illustré un premier mode de réalisation d'une pompe à eau selon la présente invention. La pompe à eau est indiquée par le numéro de référence 10.
La pompe à eau 10 présente un déplacement (ou écoulement) fixe.
La pompe à eau 10 est configurée de manière à être utilisée dans un circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne pour véhicules à moteur, de préférence un moteur à combustion interne à essence ou diesel.
La pompe 10 comprend un stator 12, à l'intérieur duquel est définie une chambre 13.
Un rotor 14 est prévu à l'intérieur de la chambre 13. Le rotor 14 peut tourner autour d'un axe de rotation O et est pourvu d'une pluralité de cavités radiales qui reçoivent par coulissement des ailettes respectives 18. À des fins de clarté de l'illustration, la référence numérique 18 est associée à seulement deux des ailettes illustrées.
Les ailettes 18 viennent en contact, de manière scellée hydrauliquement, avec deux surfaces (non illustrées) perpendiculaires à l'axe de rotation O du rotor 14.
Une bague 23 est interposée radialement entre le stator 12 et le rotor 14. La bague 23 présente une surface radialement externe 23b en contact avec la surface radialement interne 12a du stator 12.
La bague 23 peut être intégrée au stator 12 ou peut tourner par rapport au stator 12.
Les extrémités radialement externes 18a des ailettes 18 viennent en contact, de manière scellée hydrauliquement, avec la surface radialement interne 23a de la bague 23. Une chambre de pressurisation 24 est ainsi définie entre chaque paire d'ailettes 18, la bague 23, le rotor 14 et lesdites surfaces perpendiculaires à l'axe de rotation O du rotor 14. À des fins de clarté de l'illustration, la référence numérique 24 est associée à seulement l'une des chambres de pressurisation illustrées.
Le stator 12 présente une ouverture d'entrée d'eau (ou d'admission d'eau) 13a qui conduit dans une chambre de pressurisation 24 depuis un conduit d'aspiration (non illustré) et une ouverture de sortie d'eau (ou de distribution d'eau) 13b conduisant depuis la chambre de pressurisation 24 vers le moteur à combustion interne et des échangeurs de chaleur éventuels prévus en aval de la pompe à eau 10.
Au cours de la rotation du rotor 14, le volume à l'intérieur des chambres de pressurisation 24, dans lequel l'eau a été acheminée à travers l'ouverture d'entrée 13a, est réduit, ce qui permet d'obtenir la pression souhaitée pour acheminer l'eau jusqu'au circuit de refroidissement du moteur à travers l'ouverture de sortie 13b.
La bague 23 est fabriquée en un matériau ayant un coefficient de friction inférieur au coefficient de friction de matériaux métalliques.
De préférence, la bague 23 est fabriquée en graphite de carbone.
En variante, la bague 23 est fabriquée en matériaux plastiques, thermoplastiques ou thermodurcissables, avec ou sans charges ou additifs.
La bague 23 peut être intégrée au stator 12 (par exemple plantée sur le stator) ou peut tourner par rapport à ce dernier sous l'effet de la poussée exercée par les ailettes 18 en conséquence de la rotation du rotor 14.
Le stator 12 peut être fabriqué en un matériau non métallique, tel que, par exemple, du graphite de carbone ou un matériau plastique, thermoplastique ou thermodurcissable, avec ou sans charges ou additifs.
De préférence, le stator 12 est fabriqué en un matériau métallique, tel que, par exemple, de l'aluminium ou des alliages de celui-ci, ou de l'acier ou des alliages de celui-ci.
Les ailettes 18 et le rotor 14 sont fabriqués en matériaux non métalliques, de préférence en graphite de carbone ou, en variante, en matériaux plastiques, thermoplastiques ou thermodurcissables, avec ou sans charges ou additifs.
Aux fins de satisfaire des besoins spécifiques et contingents, un homme du métier pourra effectuer de nombreuses modifications et variantes de la pompe à eau 10 décrite ci-dessus, qui appartiennent toutes au cadre de protection.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Pompe à eau (10), comprenant un stator (12), une chambre (13) définie à l'intérieur du stator (12) et un rotor (14) pouvant tourner à l'intérieur de ladite chambre (13) autour d'un axe de rotation (O) et pourvu d'une pluralité d'ailettes (18) pouvant être déplacées le long de directions radiales respectives, caractérisée en ce que la pompe à eau (10) comprend une bague (23) disposée à l'intérieur de ladite chambre (13) dans une position radialement externe par rapport audit rotor (14), ladite bague (23) présentant une surface radialement externe (23b) en contact avec une surface radialement interne (12a) dudit stator (12) et une surface radialement interne (23a) en contact avec des extrémités radialement externes (18a) desdites ailettes (18), ladite bague (23) étant fabriquée en un matériau ayant un coefficient de friction inférieur au coefficient de friction de matériaux métalliques.
  2. 2. Pompe à eau (10) selon la revendication 1, dans laquelle ladite bague (23) est fabriquée en graphite de carbone.
  3. 3. Pompe à eau (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite bague (23) peut tourner par rapport audit stator (12).
  4. 4. Pompe à eau (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle ladite bague (23) est intégrée audit stator (12).
  5. 5. Pompe à eau (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit stator (12) est fabriqué en un matériau métallique.
  6. 6. Pompe à eau (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle ledit stator (12) est fabriqué en un matériau plastique.
  7. 7. Pompe à eau (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle lesdites ailettes (18) et ledit rotor (14) sont fabriqués en graphite de carbone.
  8. 8. Circuit de refroidissement d'un moteur à combustion interne, comprenant une pompe à eau (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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