FR3071278A1 - Dispositif de pompe a debit variable et circuit comprenant une telle pompe - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif de pompe à débit variable comprenant un corps de pompe (2), une turbine (5) et un élément obturateur (8), mobile en translation et recouvrant, de manière réglable, une partie au moins de la périphérie extérieure de la turbine (5), ainsi qu'un élément de came (9), entraîné en rotation et coopérant avec ledit élément obturateur (8) pour son déplacement en translation. Dispositif de pompe (1) caractérisé en ce que l'élément obturateur (8) et l'élément de came (9) présentent des parois cylindriques (8') et sont arrangés concentriquement autour du logement de réception (7) recevant l'arbre (6) de la turbine (5), et en ce que l'élément de came (9) rotatoire est situé à l'intérieur de l'élément obturateur (8) coulissant et présente, sur la face externe de sa paroi, au moins un chemin de guidage (11) hélicoïdal sur lequel circule au moins un élément suiveur correspondant (12) solidaire de la face interne de la paroi (8') de l'élément obturateur (8).
Description
DESCRIPTION
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de mise en circulation ou de pompage de fluide liquide avec un organe rotatif, tel qu’une turbine, et a pour objet un dispositif de pompe à débit variable, ainsi qu'un circuit de circulation comprenant au moins un tel dispositif.
Les pompes à débit variable sont bien entendu connues depuis fort longtemps, en particulier pour les pompes à organes de refoulement rotatifs pourvus d'ailettes ou d'aubes.
Dans la plupart des cas, les variations de débit sont obtenues en faisant varier la vitesse de rotation des organes de refoulement rotatifs, par action sur les moteurs électriques à vitesse variables les entraînant en rotation.
Toutefois, de tels moteurs sont relativement coûteux et nécessitent une électronique de gestion sophistiquée, renchérissant davantage encore leurs coûts, surtout si le débit doit être ajusté en fonction d'un paramètre de mesure, telle que la température du fluide par exemple.
Différents systèmes ont été proposés pour faire varier le débit des pompes sans faire varier la vitesse de rotation de l'organe de refoulement rotatif, donc sans nécessiter de moteur d'entraînement à vitesse variable.
Parmi ces solutions alternatives, on peut citer en premier lieu celles mettant en œuvre des moyens de réglage du débit situés en amont ou en aval de la pompe concernée. Néanmoins, ces solutions nécessitent de contrôler un organe différent, découplé de l’action de la pompe et souvent situé à distance de celle-ci.
En outre, par exemple par les documents ER 2 870 898 et EP 1 589 228, des dispositifs de pompe à débit variable sont connus dans lesquels la turbine est déplacée en translation selon la direction longitudinale de son axe de rotation, entre une position déployée dans laquelle la turbine est exposée pleinement au courant du flux circulant et une position rétractée dans laquelle la turbine est située en dehors du flux circulant, par exemple à l’écart dans un renfoncement. Toutefois, ces dispositifs entraînent un montage complexe de la turbine, nécessitent un dégagement suffisant dans la direction du déplacement axial et ne
-2permettent pas d’obtenir une coupure complète de la circulation (débit zéro).
Enfin, on connaît également des solutions dans lesquelles un moyen d’obturation ou d’isolation vient recouvrir par l’extérieur, en le coiffant, l’organe de mise en circulation ou de refoulement, tel qu’une turbine, de manière à régler le degré d’interaction de l’organe actif rotatif de refoulement ou de mise en circulation, notamment à ailettes ou à aubes, avec le flux de liquide.
Ainsi, par le document EP 2 902 631 notamment, on connaît un dispositif de pompe à débit variable comprenant, d’une part, un corps de pompe définissant une chambre de circulation avec au moins une entrée et au moins une sortie, d’autre part, une turbine ou organe analogue fixé sur un arbre d’entraînement monté rotatif dans le corps de pompe au niveau d’un logement de réception ou palier de montage, de forme générale cylindrique ou discoïdale et disposée dans la chambre de circulation et, enfin, un élément obturateur mobile, selon la direction de l’axe longitudinal de l’arbre de la turbine, dans la chambre en translation et recouvrant, en fonction de sa position axiale, de manière réglable la périphérie extérieure de la turbine. De plus, un élément de came, entraîné en rotation par un actionneur commandé et coopérant schématiquement avec ledit élément obturateur pour son déplacement en translation, est également présent à l’intérieur du corps de pompe.
Dans cette réalisation connue, l’élément de came est guidé en rotation par le corps de pompe et est situé à l’extérieur et autour de l’élément obturateur en forme de cloche, cette dernière renfermant aussi un ressort de compression sollicitant ladite cloche en position rétractée de non recouvrement de la turbine à ailettes. Il en résulte une construction avec un encombrement radial important et nécessitant un couple important pour le déplacement en rotation de l’élément de came du fait de sa surface de guidage extérieure importante.
La présente invention a pour but de fournir une solution alternative à celle divulguée par EP 2 902 631, qui ne présente pas les inconvénients précités.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de pompe à débit variable du type évoqué ci-dessus et caractérisé en ce que l’élément obturateur et l’élément de came présentent des parois cylindriques et sont arrangés concentriquement autour du logement de réception de l’arbre de la
-3 turbine, et en ce que l’élément de came rotatoire s’étend à l’intérieur de l’élément obturateur coulissant et présente sur la face externe de sa paroi au moins un chemin de guidage hélicoïdal sur lequel circule au moins un élément suiveur correspondant solidaire de la face interne de la paroi de l’élément obturateur, formant ainsi par coopération un mécanisme de transformation d’un mouvement rotatoire de l’élément de came autour de l’axe longitudinal en un mouvement translatif de l’élément obturateur le long de cet axe.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ciaprès, qui se rapporte à des modes de réalisations préférés, donnés à titre d'exemple non limitatif, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés (d’échelles différentes), dans lesquels :
les figures IA et IB sont des vues en coupe, selon un plan comprenant l’axe longitudinal de l’arbre de la turbine, d’un dispositif de pompe à débit variable selon un premier mode de réalisation de l’invention, l’élément obturateur étant situé respectivement dans une position de rétraction maximale (Fig. 1 A) et dans une position de déploiement maximal (Fig. IB) ;
la figure 2 est une vue en perspective d’un dispositif de pompe tel que présenté figures 1A et IB ;
les figures 3 à 10 illustrent différents composants constitutifs et différentes étapes de réalisation du dispositif de pompe tel que représenté figure 2, à savoir :
- figure 3 : vue en perspective d’un flasque formant moyen d’assujettissement en translation de l’élément obturateur ;
- figures 4A à 4C : vues en perspective, avant (Figures 4A et 4B) et après (Fig. 4C) leur assemblage, des éléments d’un ensemble [élément de came/élément obturateur] faisant partie du dispositif de pompe ;
- figure 5 : vue en perspective de l’ensemble formé après assemblage des objets représentés figures 3 et 4C ;
- figures 6A et 6B : vues en perspective et en coupe de la partie principale du corps de pompe après montage de l’objet représenté figure 5 et avant montage de la turbine ;
les figures 7A et 7B sont des vues en coupe, selon un plan passant par l’axe longitudinal de l’arbre de la turbine, d’un dispositif de pompe à débit variable selon un second mode de réalisation, avec l’élément
-4obturateur en position rétractée maximale (figure 7A) et en position déployée maximale (figure 7B), la partie secondaire du corps de pompe étant enlevée ;
la figure 8 est une vue éclatée illustrant symboliquement la coopération entre les composantes essentielles (élément de came/élément obturateur) du mécanisme de transformation du mouvement faisant partie du dispositif de pompe représenté figure 6 ;
la figure 9 est une vue partiellement schématique et en perspective illustrant Γentraînement et le fonctionnement du mécanisme de la figure 14 ;
la figure 10 est une vue en perspective d’un objet similaire à celui de la figure 6A, en accord avec une variante constructive de l’invention conformément au mode de réalisation des figures 7 et 8 ;
la figure 11 est une vue en perspective, similaire à celle de la figure 10, d’une variante de réalisation de l’objet représenté sur cette dernière figure, et, la figure 12 est une vue en coupe, similaire à celle des figures 1 et 7, d’un troisième mode de réalisation de l’invention, la partie secondaire du corps de pompe étant enlevée.
En particulier les figures 1, 2A et 7 et 12 illustrent un dispositif de pompe à débit variable comprenant, d’une part, un corps de pompe 2 définissant une chambre de circulation 3 avec au moins une entrée 4 et au moins une sortie 4’d’autre part, une turbine 5 ou un organe rotatif analogue fixé sur un arbre d’entraînement 6 monté rotatif dans le corps de pompe 2 au niveau d’un logement de réception 7 de l’organe d’entraînement, cette turbine 5 étant de forme générale discoïdale et disposée dans la chambre de circulation 3 et, enfin, un élément obturateur 8, mobile en translation selon la direction de l’axe longitudinal AL de l’arbre 6 et recouvrant, en fonction de sa position axiale, de manière réglable, une partie au moins de la périphérie extérieure 5’ de la turbine 5, ou non. Un élément de came 9 est entraîné en rotation par un actionneur 10 et coopère cinématiquement avec ledit élément obturateur 8 pour son déplacement en translation à l’intérieur du corps de pompe 2. Par « turbine » on comprend dans la présente tout organe rotatif apte à mettre en circulation ou à refouler un liquide, normalement pourvu d’aubes ou d’ailettes et ayant un encombrement extérieur de forme discoïdale ou cylindrique.
-5 On comprend qu’un tel organe a une forme générale sensiblement cylindrique ou discoïdale et présente une tranche circonférentielle, définissant une surface latérale circulaire en forme de bande avec une dimension déterminée dans la direction de l’axe de rotation de la turbine : cette tranche périphérique correspond à la « périphérie extérieure 5’ » visée dans la présente.
Conformément à l’invention, l’élément obturateur 8 et l’élément de came 9 présentent des parois cylindriques 8’ et 9’ et sont arrangés concentriquement autour du logement de réception 7 faisant partie du corps de pompe 2 et recevant l’arbre 6 de la turbine 5. De plus, l’élément de came 9 rotatoire est situé à l’intérieur de l’élément obturateur 8 coulissant et présente, sur la face externe 9” de sa paroi 9’, au moins un chemin de guidage 11 hélicoïdal sur lequel circule au moins un élément suiveur correspondant 12 solidaire de la face interne 8” de la paroi 8’ de l’élément obturateur 8. Ces éléments 8 et 9 forment ainsi par coopération un mécanisme de transformation d’un mouvement rotatoire de l’élément de came 9 autour de l’axe longitudinal AL en un mouvement translatif de l’élément obturateur 8 le long de cet axe AL.
Grâce aux dispositions particulières précitées, on aboutit profitablement à une construction compacte à la fois axialement et radialement tout en bénéficiant, pour une taille globale déterminée, d’une dimension maximale de l’élément obturateur 8 en terme de diamètre et simultané d’une possibilité maximisée d’extension dudit élément obturateur 8 au-delà de l’élément de came 9, et donc de recouvrement de la périphérie 5’ de la turbine 5.
En outre, en réalisant un montage concentrique des éléments 8 et 9 autour du logement de réception 7 qui reçoit avec guidage en rotation l’arbre 6, l’invention permet de limiter les parties et zones du corps de pompe 2 nécessitant une fabrication précise avec une faible tolérance, et de les concentrer au niveau d’une région limitée (le logement de réception 7).
Bien entendu, la région d’engagement mutuel de la liaison visécrou entre les éléments 8 et 9 se limite à une zone restreinte de l’élément 8, avantageusement à l’opposé de son bord frontal libre 14, afin de disposer d’une hauteur de recouvrement maximale pour une taille donnée dudit élément 8.
Les dispositifs 1 de pompe à eau visés dans la présente peuvent être de deux types, à savoir :
- soit des pompes séparées, dites « externes », qui forment des unités ou des modules indépendantes et dont le corps de pompe (généralement en deux parties - principale 2” et secondaire 2”’ assemblées entre elles) délimite à lui seul la chambre de circulation 3,
- soit des pompes montées sur un corps support, par exemple un carter moteur, éventuellement structurellement intégré à ce dernier, et coopérant avec ce dernier pour former la chambre de circulation 3. Le corps de pompe se présente alors sous forme de demi-coque ou de cloche et est solidarisé de manière étanche sur le corps support.
L’homme du métier comprend par conséquent que sur les figures annexées, en particulier la figure 1, la référence 2”’ peut désigner soit une partie du corps de pompe 2, soit une partie d’un corps support, par exemple un carter moteur et, par conséquent, les références 2, 2” peuvent désigner soit le corps de pompe dans sa totalité (en forme de cloche), soit une partie 2” seulement du corps de pompe 2 (Figures 1, 7 et 12).
Plus précisément, en termes structurels et fonctionnels, l’invention prévoit avantageusement que l’élément de came 9 et l’élément obturateur 8 forment par coopération un ensemble tubulaire télescopique, dont l’axe longitudinal est confondu avec celui AL de l’arbre 6 de la turbine 5 et qui peut passer d’une configuration entièrement rétractée dans laquelle l’élément obturateur 8 ne recouvre aucunement la périphérie extérieure 5’ de la turbine 5, et est sensiblement en totalité replié autour de l’élément de came 9, à une configuration entièrement déployée dans laquelle l’élément obturateur 8 recouvre sensiblement en totalité la périphérie extérieure 5’ de la turbine 5 et s’étend en majorité en porte-à-faux au-delà de l’élément de came 9, le passage réversible d’une configuration à l’autre s’effectuant progressivement et proportionnellement en fonction de la position en rotation de l’élément de came 9 autour de l’axe AL (figures IA et IB et figures 7A et 7B).
A des fins d’optimisation constructive, l’élément de came 9 et l’élément obturateur 8, tous deux de forme générale cylindrique creuse, présentent des dimensions sensiblement équivalentes selon leur axe commun, ledit au moins un chemin de guidage 11 ménagé sur la face externe 9” de la paroi 9’ de l’élément de came 9 s’étendant dans la direction axiale AL dudit élément de came 9, sur la majorité, préférentiellement sur sensiblement la totalité, de la longueur axiale de cet élément 9.
-7 Comme le montrent les figures annexées, le logement de réception 7 consiste avantageusement en un tube cylindrique formé d’un seul tenant avec la paroi du corps de pompe 2, ou la partie principale 2’ ’ de ce dernier. Ce tube cylindrique 7 reçoit, à l’intérieur, l’arbre 6 de la turbine 5 avec son palier rotatoire 6’ et porte, sur l’extérieur, les éléments 8 et 9 au moins. Comme le montrent par exemple les figures IA et IB, le tube cylindrique formant le logement 7, qui traverse la paroi du corps de pompe
2, peut également s’étendre de manière saillante vers l’extérieur du corps de pompe 2 pour fournir une longueur de logement suffisante pour le palier de l’arbre 6 sans être trop proéminent dans le volume interne (chambre de circulation 3). L’arbre 6 peut par exemple porter, sur sa portion débouchant sur l’extérieur, une poulie d’entraînement 6”.
Ainsi, la progressivité du mouvement translatif de l’élément obturateur 8 peut être optimisée.
En accord avec une réalisation pratique avantageuse, l’élément obturateur 8 cylindrique creux comporte au moins deux, préférentiellement au moins trois, éléments suiveurs 12, par exemple sous la forme d’ergots, de pions, de doigts ou analogues, saillants vers l’intérieur et répartis de manière homogène sur sa circonférence, le ou chaque chemin de guidage 11 consistant en une gorge ou rainure s’étendant sur une fraction ou sur la totalité d’un tour, voire sur plusieurs tours en cas de chemin unique, sur la face extérieure 9” de la paroi 9’ de l’élément de came 9.
Dans certains domaines d’application, il est obligatoire, pour des raisons de sécurité, de pouvoir garantir un état donné de la pompe, et donc un positionnement déterminé de l’élément obturateur 8 en cas de défaillance de l’actionneur 10.
A cet effet, il peut être prévu que l’ensemble formé par l’élément obturateur 8 et l’élément de came 9 est sollicité par un moyen élastique (non représenté) dans un état correspondant à un dégagement total de la périphérie extérieure 5’ de la turbine 5 par l’élément obturateur 8, avec le cas échéant également un dégagement total de l’entrée d’alimentation 4 et de la sortie d’évacuation 4’ de la chambre de circulation
3, ladite sollicitation élastique étant fournie par un moyen agissant en rotation sur l’élément de came 9, en translation sur l’élément obturateur 8 ou intégré dans l’actionneur.
Afin de pouvoir garantir la fourniture d’un état avec une circulation nulle, que la turbine 5 soit entraînée ou non, l’invention peut
-8proposer, comme le montrent par exemple les figures IB, 11B et 12, qu’en position déployée de recouvrement maximal de la périphérie extérieure 5’ de la turbine 5 par l’élément obturateur 8, ce dernier obture également de manière étanche la ou les sortie(s) d’évacuation 4’ de la chambre de circulation 3, cette ou ces dernière(s) étant arrangée(s) radialement par rapport à l’axe longitudinal AL de rotation de la turbine 5, sur la périphérie extérieure du volume interne toroïdal de la chambre de distribution 3 s’étendant autour de la turbine 5, l’entrée d’alimentation 4 débouchant dans ladite chambre 3 en face de la turbine 5 dans la direction de l’axe longitudinal AL.
En particulier pour pouvoir réaliser la fonction précitée, l’élément obturateur 8 cylindrique creux peut comporter, au niveau de son bord périphérique frontal 14, un moyen d’étanchéité 15 apte et destiné à venir en contact avec une portion de paroi opposée d’une partie secondaire 2”’ du corps de pompe 2 ou avec un élément du carter moteur 2’” (comme représenté sur les figures IA et IB) lorsque l’élément obturateur 8 est en position déployée maximale, avec simultanément un recouvrement total de la périphérie extérieure 5’ de la turbine 5, et, le cas échéant, une obturation étanche de la ou des sorties d’évacuation 4’ de la chambre de circulation 3. Comme le montre plus particulièrement la figure 7, ce moyen d’étanchéité 15 sous la forme d’un joint de compression peut, par exemple, être surmoulé sur un anneau support 15’ apte à être solidarisé par soudure avec le bord frontal 14 de l’élément obturateur 8 ou surmoulé.
Dans l’alternative où le dispositif de pompe à eau 1 est, dans le cadre de l’application préférée de l’invention, un module indépendant rapporté sur le carter moteur 2’”, le joint d’étanchéité 15 vient en appui sur une portion de paroi d’une partie secondaire 2’” du corps de pompe 2 située en regard de la turbine 5.
En vue de fournir un guidage sûr et précis à l’élément obturateur 8, le dispositif de pompe 1 comprend, en outre, au moins un moyen 16, 17, 25 spécifique, rapporté ou intégré, d’assujettissement axial ou linéaire du mouvement de déplacement de l’élément obturateur 8, en plus de son assujettissement translatif résultant de son montage coulissant sur l’élément de came 9, ce par le biais d’une liaison de guidage en translation et de blocage en rotation entre l’élément obturateur 8 et le corps de pompe 2 (figures 1, 2, 4, 6, 7 et figures 11 et 14 à 16).
-9Selon un premier mode de réalisation, illustré aux figures 1 à 10, le moyen d’assujettissement 16 consiste en un flasque annulaire qui est solidarisé rigidement avec le logement de réception 7 recevant l’arbre 6 de la turbine 5, ce par l’intermédiaire d’un prolongement tubulaire interne 16’ formant également palier de guidage en rotation pour l’élément de came 9, et qui comporte sur sa périphérie extérieure des formations radiales 18 saillantes et/ou enfoncées coopérant avec des sites complémentaires 19 ménagés sur la face interne 8” de la paroi cylindrique 8’ de l’élément obturateur 8. Lesdits sites saillants et/ou enfoncés 19 présentent une structure allongée et profilée dans la direction axiale AL de l’élément obturateur cylindrique 8 et lesdites formations 18 coulissent le long desdits sites 19 lors du déplacement en translation de l’élément obturateur 8 sous l’effet de la rotation de l’élément de came 9, ce flasque 16 assurant ainsi un blocage en rotation et un guidage en translation dudit élément obturateur 8.
Préférentiellement, les formations 18 et les sites 19 présentent des formes crénelées mutuellement complémentaires, assurant ainsi un engagement et un guidage sur toute la circonférence.
Afin de pouvoir fournir, lorsque le bord 14 est pourvu d’un joint 15, une construction en forme de cloche à l’état déployé maximal de l’élément obturateur 8 et en appui sur la partie correspondante de la paroi du corps de pompe 2, apte à définir un volume étanche (le logement de réception 7 étant lui-même étanchéifié), le flasque annulaire 16 peut comporter, sur sa périphérie extérieure, un joint 20 pour réaliser une étanchéité avec la face interne 8” de la paroi cylindrique 8’ de l’élément obturateur 8 (figures IA, IB, 4 et 8B).
En outre, et en vue d’assurer un montage précis et résistant de l’ensemble [éléments 8 et 9 et flasque 16] sur le logement de réception 7, il peut être prévu que le prolongement tubulaire 16’ d’un seul tenant dudit flasque 16 comporte un insert métallique interne 16” de forme annulaire, sur lequel il est surmoulé. Le prolongement 16’ avec l’insert 16” constitue ainsi un palier de montage rotatoire résistant et à faible jeu pour l’élément de came 9.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, ressortant des figures 7 à 11, les moyens d’assujettissement 17 peuvent consister en des chemins de guidage, saillants et/ou rentrants, formés dans une partie de paroi 2’ du corps de pompe 2 entourant l’élément obturateur 8, s’étendant parallèlement à la direction de l’axe longitudinal AL de l’arbre 6 de la
- 10turbine 5 et avec lesquels viennent en engagement, avec faculté de coulissement, des formations saillantes et/ou rentrantes 17’ présentes sur la face externe 8”’ de la paroi cylindrique 8’ de l’élément obturateur 8.
Avantageusement, les chemins de guidage 17 consistent en des rainures rectilignes parallèles à l’axe AL de l’arbre 6 de la turbine 5 et formées chacune sur la face interne de la partie de paroi 2’ du corps de pompe 2 (Eig. 10), et les formations externes 17’ de l’élément obturateur 8 consistent en des nervures adaptées pour être reçues dans les rainures 17 du corps de pompe 2.
Dans cette réalisation également, un flasque 16 d’obturation (mais non de guidage axial) et un insert métallique tubulaire 16”, formant palier de montage rotatif pour l’élément de came 9, peuvent être prévus.
Selon un autre mode de réalisation (Eig. 11), les rainures ne sont pas usinées ou formées directement sur le corps de pompe 2, mais sont formées sur un insert 21 en matière plastique de type PTFE (polytétrafluoroéthylène), lequel est par exemple monté serré dans la partie de paroi 2’ précitée du corps de pompe 2.
Plus précisément, dans ce dernier cas, les chemins de guidage 17 sont formés sur ou dans une pièce d’insert 21 rapportée par emboîtement dans le corps de pompe 2, autour du logement de réception 7 de l’arbre 6 de la turbine 5 et contre ou dans une partie de paroi 2’ du corps de pompe 2 entourant l’élément obturateur 8 (Fig. 11).
En accord avec encore un autre mode de réalisation, illustré à titre d’exemple sur la figure 12, une pièce d’insert annulaire 25 à section en U peut être montée par emboîtement dans le corps de pompe 2, autour de la paroi cylindrique du logement de réception 7 de l’arbre 6 de la turbine 5 et contre une partie de paroi 2’ du corps de pompe 2. Les éléments obturateur 8 et de came 9 mutuellement coopérants sont alors arrangés dans ladite pièce d’insert 25. La paroi interne cylindrique 25’ de ladite pièce d’insert 25 forme surface de support et de guidage en rotation pour l’élément de came 9 et la paroi externe cylindrique 25” comporte des moyens d’assujettissement 17 sous forme de chemins de guidage, saillants ou rentrants, formés dans ladite paroi 25”, s’étendant parallèlement à la direction de l’axe longitudinal AL de l’arbre 6 de la turbine 5 et avec lesquels viennent en engagement, avec faculté de coulissement, des formations saillantes et/ou rentrantes 17’ présentes sur la face externe 8”’ de la paroi cylindrique 8’ de l’élément obturateur 8.
- 11 Selon une caractéristique additionnelle, le volume interne de la pièce d’insert annulaire 25 à section en U est fermé par un flasque annulaire formant couvercle 26 et venant en appui étanche contre la face interne de la paroi cylindrique de l’élément obturateur 8.
Ladite pièce d’insert 25 avec l’élément obturateur 8, l’élément de came 9 et le flasque annulaire 26 peut constituer le cas échéant un sousensemble pré-assemblé avant montage dans le corps de pompe 2.
Comme le montrent notamment les figures 1, 2, 7, 9 et 12, la chaîne cinématique de transmission du mouvement depuis l’actionneur 10 peut comporter, en plus d’éventuels engrenages réducteurs 10”, un(e) pignon ou roue dentée d’entraînement 10’ engrênant avec une couronne dentée 23 de l’élément de came 9, formée d’un seul tenant avec ce dernier et située à l’opposé du côté frontal 14 de l’élément obturateur 8.
Le palier à roulements 6’ est monté de manière serrée et étanche dans le palier support 7 formé d’un seul tenant avec la partie principale 2” du corps de pompe 2. En outre, une garniture d’étanchéité 24 peut être montée entre l’axe 6 et le logement de réception 7.
Selon un premier mode de réalisation, le corps de pompe 2 est avantageusement constitué d’une partie 2” comprenant notamment le logement de réception 7, et formant couvercle ou cloche, qui vient se monter sur une partie 2”’ de carter moteur, comprenant notamment l’entrée d’alimentation 4 et contre laquelle vient en appui l’élément obturateur 8 en position déployée maximale.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de pompe à eau 1 est un module indépendant et le corps de pompe est constitué de deux parties 2” et 2”’, assemblées entre elles de manière étanche au niveau d’un plan d’assemblage, à savoir une partie principale (équivalente à 2”) comprenant notamment le logement de réception 7 de l’arbre 6 et une partie secondaire (équivalente à 2”’) comprenant l’entrée d’alimentation 4 et sur laquelle vient en appui l’élément obturateur 8 en position de recouvrement maximal.
Les éléments 8 et 9 notamment sont avantageusement réalisés en un matériau plastique résistant et dur présentant un faible coefficient de friction, tel que du PPS (polysulfure de phénylène).
Pour pouvoir commander de manière contrôlée la position de l’élément obturateur 8, et donc de pouvoir maîtriser le réglage du débit du dispositif de pompe 1, ce dernier peut comprendre en outre un capteur de
- 12position (non représenté) détectant la position en translation de l’élément obturateur 8, par exemple un capteur magnétique apte à relever la position d’un marqueur ferromagnétique intégré dans l’élément obturateur 8. Selon d’autres formes de réalisation, le capteur peut être intégré dans l’actionneur 10 sous la forme d’un capteur de positionnement angulaire de l’arbre de sortie de l’actionneur 10.
L’invention porte également sur un véhicule, notamment, automobile, comprenant au moins un circuit de circulation d’un fluide liquide, tel que par exemple un circuit de liquide de refroidissement, caractérisé en ce que ledit circuit comprend au moins un dispositif de pompe 1 tel que décrit ci-dessus.
Avantageusement, le circuit peut en outre comprendre au moins un moyen de mesure de la température du fluide liquide en circulation, dont le signal de mesure est exploité pour commander l’actionneur 10 entraînant l’élément de came 9 du dispositif de pompe 1.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations 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 (18)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de pompe à débit variable comprenant, d’une part, un corps de pompe (2) définissant, seul ou par coopération avec un corps support, une chambre de circulation (3) avec au moins une entrée (4) et au moins une sortie (4’), d’autre part, une turbine (5) ou un organe rotatif analogue fixé sur un arbre d’entraînement (6) monté rotatif dans le corps de pompe (2) au niveau d’un logement de réception (7), cette turbine (5) étant de forme générale sensiblement cylindrique ou discoïdale et disposée dans la chambre de circulation (3) et, enfin, un élément obturateur (8), mobile en translation selon la direction de l’axe longitudinal (AL) de l’arbre (6) de la turbine (5) dans la chambre (3) et recouvrant, de manière réglable, en fonction de sa position axiale, une partie au moins de la périphérie extérieure (5’) de la turbine (5), ou non, un élément de came (9), entraîné en rotation par un actionneur (10) et coopérant cinématiquement avec ledit élément obturateur (8) pour son déplacement en translation, étant également présent à l’intérieur du corps de pompe (2), dispositif de pompe (1) caractérisé en ce que l’élément obturateur (8) et l’élément de came (9) présentent des parois cylindriques (8’ et 9’) et sont arrangés concentriquement autour du logement de réception (7) faisant partie du corps de pompe (2) et recevant l’arbre (6) de la turbine (5), et en ce que l’élément de came (9) rotatoire est situé à l’intérieur de l’élément obturateur (8) coulissant et présente, sur la face externe (9”) de sa paroi (9’), au moins un chemin de guidage (11) hélicoïdal sur lequel circule au moins un élément suiveur correspondant (12) solidaire de la face interne (8”) de la paroi (8’) de l’élément obturateur (8), ces éléments (8 et 9) formant ainsi par coopération un mécanisme de transformation d’un mouvement rotatoire de l’élément de came (9) autour de l’axe longitudinal (AL) en un mouvement translatif de l’élément obturateur (8) le long de cet axe (AL).
- 2. Dispositif de pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’élément de came (9) et l’élément obturateur (8) forment par coopération un ensemble tubulaire télescopique, dont Taxe longitudinal est confondu avec celui (AL) de l’arbre (6) de la turbine (5) et qui peut passer d’une configuration entièrement rétractée dans laquelle l’élément obturateur (8) ne recouvre aucunement la périphérie extérieure (5’) de la turbine (5), et- 14est sensiblement en totalité replié autour de l’élément de came (9), à une configuration entièrement déployée dans laquelle l’élément obturateur (8) recouvre sensiblement en totalité la périphérie extérieure (5’) de la turbine (5) et s’étend en majorité en porte-à-faux au-delà de l’élément de came (9), le passage réversible d’une configuration à l’autre s’effectuant progressivement et proportionnellement en fonction de la position en rotation de l’élément de came (9) autour de l’axe (AL).
- 3. Dispositif de pompe selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l’élément de came (9) et l’élément obturateur (8), tous deux de forme générale cylindrique creuse, présentent des dimensions sensiblement équivalentes selon leur axe commun, ledit au moins un chemin de guidage (11) ménagé sur la face externe (9”) de la paroi (9’) de l’élément de came (9) s’étendant dans la direction axiale (AL) dudit élément de came (9), sur la majorité, préférentiellement sur sensiblement la totalité, de la longueur axiale de cet élément (9).
- 4. Dispositif de pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’élément obturateur (8) cylindrique creux comporte au moins deux, préférentiellement trois, éléments suiveurs (12), par exemple sous la forme d’ergots, de pions, de doigts ou analogues, saillants vers l’intérieur et répartis de manière homogène sur sa circonférence, le ou chaque chemin de guidage (11) consistant en une gorge ou rainure s’étendant sur une fraction ou sur la totalité d’un tour, voire sur plusieurs tours en cas de chemin unique, sur la face extérieure (9”) de la paroi (9’) de l’élément de came (9).
- 5. Dispositif de pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’ensemble formé par l’élément obturateur (8) et l’élément de came (9) est sollicité par un moyen élastique dans un état correspondant à un dégagement total de la périphérie extérieure (5’) de la turbine (5) par l’élément obturateur (8), avec le cas échéant également un dégagement total de l’entrée d’alimentation (4) et de la sortie d’évacuation (4’) de la chambre de circulation (3), ladite sollicitation élastique étant fournie par un moyen agissant en rotation sur l’élément de came (9) ou en translation sur l’élément obturateur (8) ou intégré à l’actionneur.
- 6. Dispositif de pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu’en position déployée de- 15recouvrement maximal de la périphérie extérieure (5’) de la turbine (5) par l’élément obturateur (8), ce dernier obture également de manière étanche la ou les sortie(s) d’évacuation (4’) de la chambre de circulation (3), cette ou ces dernière(s) étant arrangée(s) radialement par rapport à l’axe longitudinal (AL) de rotation de la turbine (5), sur la périphérie extérieure du volume interne toroïdal de la chambre de distribution (3) s’étendant autour de la turbine (5), l’entrée d’alimentation (4) débouchant dans ladite chambre (3) en face de la turbine (5) dans la direction de l’axe longitudinal (AL).
- 7. Dispositif de pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’élément obturateur (8) cylindrique creux comporte, au niveau de son bord périphérique frontal (14), un moyen d’étanchéité (15) apte et destiné à venir en contact avec une portion de paroi opposée d’une partie secondaire (2’”) du corps de pompe (2) ou d’un élément (2’”) d’un carter moteur formant corps support lorsque l’élément obturateur (8) est en position déployée maximale, avec simultanément un recouvrement total de la périphérie extérieure (5’) de la turbine (5), et, le cas échéant, une obturation étanche de la ou des sorties d’évacuation (4’) de la chambre de circulation (3).
- 8. Dispositif de pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend, en outre, au moins un moyen (16, 17, 25) spécifique, rapporté ou intégré, d’assujettissement axial ou linéaire du mouvement de déplacement de l’élément obturateur (8), en plus de son assujettissement translatif résultant de son montage coulissant sur l’élément de came (9), ce par le biais d’une liaison de guidage en translation et de blocage en rotation entre l’élément obturateur (8) et le corps de pompe (2).
- 9. Dispositif de pompe selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen d’assujettissement (16) consiste en un flasque annulaire qui est solidarisé rigidement avec le logement de réception (7) recevant l’arbre (6) de la turbine (5), ce par l’intermédiaire d’un prolongement tubulaire interne (16’) formant également palier de guidage en rotation pour l’élément de came (9), et qui comporte sur sa périphérie extérieure des formations radiales (18) saillantes et/ou enfoncées coopérant avec des sites complémentaires (19) ménagés sur la face interne (8”) de la paroi cylindrique (8’) de l’élément obturateur (8), en ce que lesdits sites saillants et/ou enfoncés (19) présentent une structure allongée et profilée dans la direction axiale (AL) de l’élément obturateur cylindrique (8) et en ce que- 16lesdites formations (18) coulissent le long desdits sites (19) lors du déplacement en translation de l’élément obturateur (8) sous l’effet de la rotation de l’élément de came (9), ce flasque (16) assurant ainsi un blocage en rotation et un guidage en translation dudit élément obturateur (8).
- 10. Dispositif de pompe selon la revendication 9, caractérisé en ce que le flasque annulaire (16) comporte, sur sa périphérie extérieure, un joint (20) pour réaliser une étanchéité avec la face interne (8”) de la paroi cylindrique (8’) de l’élément obturateur (8) et en ce que le prolongement tubulaire (16’) d’un seul tenant dudit flasque (16) comporte un insert métallique interne (16”) de forme annulaire, sur lequel il est surmoulé.
- 11. Dispositif de pompe selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d’assujettissement (17) consistent en des chemins de guidage, saillants et/ou rentrants, formés ou rapportés dans une partie de paroi (2’) du corps de pompe (2) entourant l’élément obturateur (8), s’étendant parallèlement à la direction de l’axe longitudinal (AL) de l’arbre (6) de la turbine (5) et avec lesquels viennent en engagement, avec faculté de coulissement, des formations saillantes et/ou rentrantes (17’) présentes sur la face externe (8’”) de la paroi cylindrique (8’) de l’élément obturateur (8).
- 12. Dispositif de pompe selon la revendication 11, caractérisé en ce que les chemins de guidage (17) consistent en des rainures rectilignes parallèles à l’axe (AL) de l’arbre (6) de la turbine (5) et formées chacune sur la face interne de la partie de paroi (2’) du corps de pompe (2) et en ce que les formations externes (17’) de l’élément obturateur (8) consistent en des nervures adaptées pour être reçues dans les rainures (17) du corps de pompe (2).
- 13. Dispositif de pompe selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que les chemins de guidage (17) sont formés sur ou dans une pièce d’insert (21) rapportée par emboîtement dans le corps de pompe (2), autour du logement de réception (7) de l’arbre (6) de la turbine (5) et contre ou dans une partie de paroi (2’) du corps de pompe (2) entourant l’élément obturateur (8).
- 14. Dispositif de pompe selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’une pièce d’insert annulaire (25) à section en U est montée par emboîtement dans le corps de pompe (2), autour de la paroi cylindrique du logement de réception (7) de l’arbre (6) de la turbine (5) et contre une partie de paroi (2’) du corps de pompe (2), en ce que les éléments obturateur (8) et- 17de came (9) mutuellement coopérants sont arrangés dans ladite pièce d’insert (25), et en ce que la paroi interne cylindrique (25’) de ladite pièce d’insert (25) formant surface de support et de guidage en rotation pour l’élément de came (9) et la paroi externe cylindrique (25”) comporte des moyens d’assujettissement (17) sous forme de chemins de guidage, saillants ou rentrants, formés dans ladite paroi (25”), s’étendant parallèlement à la direction de l’axe longitudinal (AL) de l’arbre (6) de la turbine (5) et avec lesquels viennent en engagement, avec faculté de coulissement, des formations saillantes et/ou rentrantes (17’) présentes sur la face externe (8’”) de la paroi cylindrique (8’) de l’élément obturateur (8).
- 15. Dispositif de pompe selon la revendication 14, caractérisé en ce que le volume interne de la pièce d’insert annulaire (25) à section en U est fermé par un flasque annulaire formant couvercle (26) venant en appui étanche contre la face interne de la paroi cylindrique de l’élément obturateur (8), ladite pièce d’insert (25) avec l’élément obturateur (8), l’élément de came (9) et le flasque annulaire (26) constituant le cas échéant un sous-ensemble pré-assemblé avant montage dans le corps de pompe (2).
- 16. Dispositif de pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu’il comprend un capteur de position (22) détectant la position en translation de l’élément obturateur (8), par exemple un capteur magnétique apte à relever la position d’un marqueur ferromagnétique (22’) intégré dans l’élément obturateur (8) ou un capteur de positionnement angulaire de l’arbre de sortie de l’actionneur, intégré à l’actionneur (10).
- 17. Véhicule, notamment, automobile, comprenant au moins un circuit de circulation d’un fluide liquide, tel que par exemple un circuit de liquide de refroidissement, caractérisé en ce que ledit circuit comprend au moins un dispositif de pompe (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 16.
- 18. Véhicule selon la revendication 17, caractérisé en ce que le circuit comprend au moins un moyen de mesure de la température du fluide liquide en circulation, dont le signal de mesure est exploité pour commander l’actionneur (10) entraînant l’élément de came (9) du dispositif de pompe (1).
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Effective date: 20190322 |
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