FR3096094A1

FR3096094A1 - Pompe de circulation de fluide.

Info

Publication number: FR3096094A1
Application number: FR1905029A
Authority: FR
Inventors: Guy Delaisse; Erik GUILLEMIN
Original assignee: AMS R&D Sas
Current assignee: AMS R&D Sas
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2039-05-14
Also published as: EP3969754B1; WO2020229568A1; FR3096094B1; CN113853481B; CN113853481A; EP3969754A1; US20220243716A1

Abstract

Pompe de circulation de fluide (100) comportant une entrée d’aspiration (41), une sortie de refoulement (42) et une pièce mobile (45) dans la chambre (44). La pompe (100) comporte des premières lèvres circulaires amont (120a) et aval (121a) telles que : - sur une première partie (P1) de déplacement de ladite pièce mobile (45) dans la chambre (44), la première lèvre circulaire amont (120a) autorisant alors un passage de fluide libre entre le premier espace (123a) et l’entrée d’aspiration (41) ; et que - sur une deuxième partie (P2) dudit déplacement, la première lèvre circulaire amont (120a) réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide vers l’entrée d’aspiration (41), la première lèvre circulaire aval (121a) autorisant le passage de fluide du premier espace (123a) vers ladite sortie de refoulement (42) et interdisant le passage de fluide vers ledit premier espace (123a). FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 1a

Description

Pompe de circulation de fluide.

La présente invention se rapporte au domaine des pompes de circulation de fluide.

ARRIERE PLAN DE L’INVENTION

Il est connu des pompes équipées d’une chambre de circulation de volume variable en fonction du déplacement d’une pièce mobile dans la chambre et équipée d’un clapet anti retour en amont de la chambre et d’un clapet anti retour en aval de la chambre.

Lorsque le volume de la chambre augmente, cette chambre se trouve alors en dépression, le clapet en amont s’ouvre et le clapet en aval se ferme, le fluide étant alors aspiré vers la chambre.

Lorsque le volume de la chambre diminue, cette chambre se trouve alors en surpression, le clapet en amont se ferme et le clapet en aval s’ouvre, le fluide est alors refoule de la chambre vers une sortie de refoulement.

De tels clapets sont des pièces d’usure qui induisent une perte de charge.

OBJET DE L’INVENTION

Un objet de la présente invention est de fournir une pompe de circulation de fluide présentant une mise en circulation de fluide et minimisant la perte de charge.

A cet effet, il est proposé selon l’invention une pompe de circulation de fluide comportant une entrée d’aspiration, une sortie de refoulement et une chambre reliée fluidiquement à l’entrée d’aspiration et à la sortie de refoulement, une pièce mobile disposée dans la chambre et au moins un moteur reliée mécaniquement à cette pièce mobile pour la déplacer dans la chambre.

La pompe selon l’invention est essentiellement caractérisée en ce qu’elle comporte une première lèvre circulaire amont placée à plus grande proximité de l’entrée d’aspiration que de la sortie de refoulement et une première lèvre circulaire aval placée à plus grande proximité de la sortie de refoulement que de l’entrée d’aspiration, ces premières lèvres circulaires amont et aval étant placées entre un des côtés ladite pièce mobile et une première paroi de la chambre pour définir un premier espace entre ces premières lèvres circulaires amont et aval, ces premières lèvres circulaires amont et aval étant telles que :

- sur une première partie dudit déplacement de ladite pièce mobile par rapport à la chambre, la première lèvre circulaire aval réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide de ladite sortie de refoulement vers ledit premier espace, la première lèvre circulaire amont autorisant alors un passage de fluide libre entre ledit premier espace et ladite l’entrée d’aspiration ; et que

- sur une deuxième partie dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile par rapport à la chambre, distincte de la première partie du déplacement, la première lèvre circulaire amont réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide dudit premier espace vers ladite l’entrée d’aspiration, la première lèvre circulaire aval étant agencée pour que tout au long dudit déplacement de ladite pièce mobile par rapport à la chambre :

- elle autorise le passage de fluide du premier espace vers ladite sortie de refoulement ; et

- elle interdise le passage de fluide de ladite sortie de refoulement vers ledit premier espace.

Pour la compréhension de l’invention les première et deuxième parties du déplacement de ladite pièce mobile par rapport à la chambre sont distinctes l’une de l’autre, c'est-à-dire que les positions respectivement adoptées par la pièce mobile sur la première partie du déplacement sont toutes différentes des positions respectivement adoptées par la pièce mobile sur la deuxième partie du déplacement.

Grâce à cet agencement de la pompe selon l’invention, la pièce mobile fait varier le volume du premier espace de telle manière que ce premier espace est :

- soit mis en dépression et ouvert vers l’entrée d’aspiration de fluide pour aspirer du fluide vers cet espace (la sortie de refoulement étant alors obturée par la première lèvre aval) ;

- soit mis en compression et ouvert vers la seule sortie de refoulement pour refouler du fluide du premier espace vers la sortie de refoulement (l’entrée d’aspiration étant alors obturée par la première lèvre amont).

Comme sur la première partie dudit déplacement de ladite pièce mobile par rapport à la chambre, la première lèvre circulaire amont autorise un passage de fluide libre entre ledit premier espace et ladite l’entrée d’aspiration elle induit une perte de charge limitée lors de l’admission de fluide vers la chambre.

Ainsi, contrairement aux pompes de l’art antérieur qui nécessitent un clapet anti retour à l’admission, la pompe selon l’invention peut fonctionner sans un tel clapet à l’admission. Le rendement de la pompe est ainsi amélioré lors de sa phase d’admission de fluide vers la chambre.

La pompe selon l’invention est ainsi particulièrement efficace pour transférer un fluide qui peut être un gaz ou un liquide.

En limitant la perte de charge lors de l’admission, la capacité auto amorçante à sec de la pompe est ainsi améliorée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:

la figure 1a est une vue en coupe transversale d’une pompe 100 selon l’invention qui comporte un moteur électrique 46 entrainant un déplacement alternatif d’une pièce mobile 45 entre des première et deuxième parois 44a, 44b de la chambre 44 pour générer une aspiration de fluide par la pompe ; Une zone de cette figure 1a est un agrandissement au niveau de cette pièce mobile 45 où l’on voit des premières lèvres circulaires amont et aval 120a, 121a d’un premier côté de la pièce 45 et des deuxièmes lèvres circulaires amont et aval 120b, 121b d’un autre côté de la pièce 45 ;

la figure 1b est une vue de détail des lèvres dans un plan de coupe dans lequel s’étend un axe de symétrie X-X des lèvres, on voit que chacune des première lèvres amont et aval présente une épaisseur constante E sur une majeure partie de la longueur de lèvre, chacune de ces lèvres étant biseautée à son extrémité terminale (le biseau augmente la surface de contact de la lèvre et améliore son étanchéité et sa longévité) ;

la figure 2 est une vue d’une pompe selon l’invention dans laquelle la pièce mobile 45 est une tubulaire expansible radialement par rapport à un axe de symétrie X-X des lèvres, cette figure 2 étant observée dans un plan de coupe dans lequel s’étend ledit axe de symétrie X-X des lèvres ;

la figure 3 est une vue de la pompe selon l’invention illustrée à la figure 2 alors qu’elle est mise en fonctionnement sous l’effet du moteur électrique 46 ;

la figure 4 est une vue en coupe d’une pompe similaire à celle de la pompe des figures 2 et 3, mais ici, les lèvres ne sont pas portées par les parois 44a, 44b de la chambre 44 mais elles sont portées par la pièce mobile 45 qui est tubulaire et déformable radialement autour de l’axe de symétrie X-X ;

la figure 5 est une vue de détail des lèvres et de la pièce mobile 45 de la pompe selon l’invention conforme à la figure 1a, sur cette vue la pièce mobile 45 est dans une première partie P1 de son déplacement, la pompe étant alors en aspiration avec un passage de fluide libre créé par la lèvre amont 120a ;

la figure 6 est une vue de détail conforme à la figure 5 mais ici la pompe est en refoulement un passage de fluide ouvert au niveau de la lèvre aval 121a ;

la figure 7 est une vue en coupe de la pièce mobile 45 dans la chambre 44, les premières lèvres 120a, 121a sont ici attachées d’un premier côté de la pièce mobile 45 pour venir en appui contre une première paroi 44a de la chambre 44 et les deuxièmes lèvres 120b, 121b sont attachées d’un second côté de la pièce mobile 45 pour venir en appui contre une seconde paroi 44b de la chambre 44 ;

la figure 8 est une vue en coupe de la seconde paroi 44b de la chambre 44 de la pompe, dans ce mode de réalisation, les deuxièmes lèvres 120b, 121b ne sont pas attachées à la pièce mobile 45 comme sur la figure 7, mais elles sont exclusivement attachées à la deuxième paroi 44b de la chambre 44 (ce mode est conforme à celui présenté à la figure 1a où la deuxième paroi 44b porte les deuxièmes lèvres 120b, 121b et où la première paroi 44a porte les premières lèvres 120a, 121a) ;

la figure 9 est une vue en perspective d’une partie de la pompe selon l’invention dans un mode où la pièce mobile est en forme de ruban et où les premières lèvres amont et aval 120a, 121a et les secondes lèvres amont et aval 120b, 121b sont rectilignes.

Comme indiqué précédemment, la pompe 100 selon l’invention comporte une entrée d’aspiration 41 et une sortie de refoulement 42.

Cette pompe comporte un moteur 46 se trouvant soit à l’extérieur de la chambre 44 comme sur la figure 1a, soit à l’intérieur de la chambre comme sur les figures 2 à 4.

Dans tous les modes, ce moteur 46 est relié mécaniquement à la pièce mobile pour pouvoir la déplacer dans la chambre 44.

La pompe 100 comporte aussi une première lèvre amont 120a placée à plus grande proximité de l’entrée d’aspiration 41 que de la sortie de refoulement 42 et une première lèvre aval 121a placée à plus grande proximité de la sortie de refoulement 42 que de l’entrée d’aspiration 41.

Ces premières lèvres amont et aval 120a, 121a sont placées entre un des côtés ladite pièce mobile 45 et une première paroi 44a de la chambre 44 pour définir un premier espace 123a entre ces premières lèvres amont et aval 120a, 121a.

L’agencement des lèvres qui définissent le premier passage 123a confère à la pompe une capacité auto-amorçante à sec.

Le terme pompe auto-amorçante à sec indique que la pompe peut aspirer de l’air sec et créer une dépression suffisante pour aspirer du liquide et le déplacer jusqu’à la chambre pour le refouler via une sortie de refoulement 42 de la pompe.

Ces premières lèvres amont et aval 120a, 121a sont préférentiellement circulaires, la pièce mobile 45 étant alors soit discoïdale, comme sur la figure 1a, 1b, 5, 6, 7, 8, soit tubulaire (comme sur les figures 2, 3, 4).

Toutefois, ces première lèvres amont et aval 120a, 121a peuvent être rectilignes comme sur la figure 9, la pièce mobile 45 étant alors en forme de ruban (comme sur la figure 9), la pièce 45 pouvant être rigide ou déformable élastiquement suivant la longueur du ruban.

Comme on le voit de la figure 1a, la pompe 100 est reliée à une unité de commande UC de la pompe 100 adaptée à commander l’alimentation électrique du moteur 46 de la pompe 100.

Préférentiellement, l’unité de commande UC est agencée pour réguler le fonctionnement du moteur 46 en fonction d’au moins une valeur préalablement estimée par l’unité de commande.

Cette au moins une valeur préalablement estimée par l’unité de commande UC peut être une valeur estimée par au moins un capteur / une sonde 50.

Cette au moins une valeur préalablement estimée peut être une valeur de pression de fluide mis en circulation par la pompe, une valeur de débit de fluide mis en circulation par la pompe, une valeur de vitesse de déplacement du moteur, une valeur de fréquence de déplacement du moteur, une valeur représentative d’une amplitude de déplacement de la pièce mobile 5, une valeur représentative d’une position de la pièce mobile 5.

Le moteur 46, ici un moteur électrique, et l’unité de commande UC sont alimentés en énergie via un câble d’alimentation électrique 60.

Cette unité de commande UC peut elle-même être reliée à une sonde 50 adaptée à détecter l’atteinte d’un niveau de liquide par rapport à la pompe 100. Dans ce cas, l’unité de commande UC est agencée pour commander l’alimentation électrique du moteur en réponse à la détection dudit niveau de liquide par la sonde 50.

Cette sonde 50 peut être fixée sur la pompe ou alternativement elle peut être fixée sur un élément autre que la pompe.

La sonde 50 peut être réglable de manière à ajuster un niveau de détection à partir duquel la sonde détecte la présence de liquide sur un sol où est disposée la pompe.

Comme illustré sur la figure 1a, la sonde 50 peut comporter au moins deux électrodes 51 espacées l’une de l’autre pour pouvoir détecter l’atteinte d’un niveau de liquide en fonction d’une mesure d’au moins une caractéristique électrique réalisée avec ces électrodes.

Cette caractéristique électrique doit être variable en fonction de la nature du fluide se trouvant entre ces électrodes.

Par exemple, cette caractéristique électrique mesurée à l’aide de ces électrodes peut être une résistance électrique entre ces électrodes, une intensité de courant entre ces électrodes, une tension électrique entre ces électrodes.

Ainsi, dès que le liquide vient en contact avec ces électrodes on a une variation de la caractéristique électrique mesurée et l’on peut ainsi mesurer l’atteinte du niveau de liquide.

L’unité de commande UC peut en fonction de cette mesure commander la mise en fonctionnement du moteur électrique 46.

On évite ainsi de faire fonctionner le moteur pour des niveaux de liquide trop faibles, la pompe étant actionnée uniquement lorsqu’elle peut commencer à aspirer du liquide sur le sol.

Une temporisation peut également être utilisée pour autoriser le fonctionnement de la pompe après que la sonde aura détecté une absence de fluide. Ceci permet d’éviter des alternances répétées d’arrêt et mise en fonctionnement de la pompe. La longévité de la pompe est ainsi améliorée.

Comme on le comprend des figures 1a, 2, 3, 4, 5 et 6, le moteur électrique 46 est relié à la pièce mobile 45 par un mécanisme d’attelage 52 de telle manière que l’actionnement du moteur électrique 46 par l’unité de commande UC induise un déplacement alternatif de la pièce mobile 45 par rapport à la chambre pour déplacer un fluide (gaz ou liquide) de l’entrée d’aspiration 41 vers la sortie de refoulement 42.

Sur les figures 1a, 1b, 5 et 6, la pièce mobile 45 a la forme d’un disque évidé en son centre et relié au moteur électrique de manière à être déplacé selon un mouvement rectiligne alternatif suivant une direction perpendiculaire à un plan dans lequel s’étend le disque.

Le premier espace 123a défini entre les lèvres 120a et 121a forme un espace annulaire s’étendant entre une première paroi 44a de la chambre 44 et un premier côté de la pièce mobile 45 qui est en vis-à-vis de cette première paroi 44a.

L’évidement du disque en son centre permet d’avoir un effet de pompage des deux côtés de la pièce mobile avec une seule sortie de refoulement face à cet évidement.

Il est toutefois envisageable que la pièce mobile 45 soit un disque plein (non évidé en son centre) et dans ce cas, cette pièce mobile 45 peut permettre :

- soit un effet de pompage d’un seul des deux côtés de la pièce mobile (dans ce cas il n’y a besoin que d’une seule sortie de refoulement) ;

- soit un effet de pompage des deux côtes de la pièce mobile (dans ce cas, on doit prévoir une sortie de refoulement pour chaque côté de la pièce mobile).

Cette pièce mobile 45 est ici rigide mais elle pourrait être déformable de manière que l’actionnement du moteur électrique 46 induise une onde se propageant radialement sur la pièce mobile 45 pour déplacer le fluide.

Dans ce cas, cette pièce mobile 45 peut comporter une membrane élastiquement déformable pour permettre la propagation d’une onde supportée par la membrane, cette membrane étant nommée membrane ondulante.

Dans des modes particuliers, la membrane peut être discoïdale (l’onde se propageant suivant le rayon de ce disque) ou en forme de ruban (l’onde se propageant suivant la longueur du ruban) ou, comme illustré aux figures 2 à 4, en forme d’un tube souple allongé extensible suivant sa périphérie (dans ce cas l’onde est une onde circulaire formée suivant la périphérie du tube et se propageant suivant la longueur de ce tube).

Dans tous les modes de réalisation de la pompe selon l’invention, la première lèvre circulaire (pour la membrane discoïdale ou en forme d’un tube) ou rectiligne (pour la membrane en forme de ruban) amont 120a et la première lèvre circulaire (pour la membrane discoïdale ou en forme d’un tube) ou rectiligne (pour la membrane en forme de ruban) aval 121a sont prévues pour se déformer en fonction du déplacement de la pièce mobile 45 de manière à créer entre ces lèvres 120a, 121a et la paroi 44a de la chambre 44, un premier espace 123a alternativement :

- expansible lorsque l’on écarte la pièce mobile 45 vis-à-vis de la première paroi 44a de la chambre ; et

- compressible lorsque l’on rapproche la pièce mobile 45 vis-à-vis de la première paroi 44a.

La pièce 45 est déplacée par le moteur 46 est alternativement éloignée et rapprochée de la première paroi 44a.

Sur une première partie P1 du déplacement alternatif de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44, la lèvre circulaire amont 120a est toujours écartée de la première paroi 44a ce qui autorise un passage libre entre le premier espace 123a et l’entrée d’aspiration 41.

Sur cette première partie P1 dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44, la lèvre circulaire amont 120a autorise un passage libre de fluide entre l’entrée d’aspiration 41 et l’espace 123a, peu important la différence de pression de fluide entre l’espace 123a et l’entrée d’aspiration 41.

Sur une deuxième partie P2 dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile 45, distincte de la première partie du déplacement P1, la lèvre circulaire amont 120a :

D’une part autorise un passage de fluide de l’entrée d’aspiration vers l’espace 123a uniquement si la pression de fluide en amont de cette lèvre amont 120a dépasse la pression de fluide dans l’espace 123a d’une valeur d’écart minimale prédéterminée ; et
D’une part interdit le passage de fluide du premier espace 123a vers de l’entrée d’aspiration.

Par ailleurs, tout au long du déplacement de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44, la lèvre aval 121a est adaptée à :

d’une part créer un contact étanche contre la première paroi 44a tant que la pression de fluide dans l’espace 123a est inférieure à une pression de fluide en aval de cette lèvre aval 121a ; et à
d’autre part s’écarter de la première paroi 44a lorsque la pression de fluide dans l’espace 123a est supérieure à la pression de fluide en aval de cette lèvre aval 121a.

En d’autres termes, cette première lèvre circulaire aval 121a est agencée pour que tout au long dudit déplacement de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44 :

- elle autorise le passage de fluide du premier espace 123a vers ladite sortie de refoulement 42 ; et

- elle interdise le passage de fluide ladite sortie de refoulement 42 vers ledit premier espace 123a.

Ainsi, l’espace 123a est alternativement en dépression et ouvert vers l’entrée d’aspiration 41 pour y aspirer du fluide (gaz ou liquide) et en surpression et ouvert vers la sortie de refoulement 42 pour y chasser ce fluide.

Ces lèvres circulaires amont et aval 120a, 121a confèrent une capacité auto-amorçante à la pompe.

Le déplacement alternatif de la pièce mobile 45 induit une aspiration de fluide de l’entrée d’aspiration 41 vers le premier espace 123a sur la première partie P1 du déplacement puis une expulsion de fluide du premier espace 123a vers la sortie de refoulement 42 sur la deuxième partie P2 dudit déplacement alternatif.

Pour doubler cet effet d’aspiration / expulsion de fluide / liquide, on peut faire en sorte, comme illustré sur les modes des figures 1a, 2, 3, 4, 5, 6 et 7, que la pompe comporte une seconde lèvre amont 120b et une seconde lèvre aval 121b prévues pour se déformer en fonction du déplacement de la pièce mobile 45 de manière à créer entre ces lèvres 120b, 121b et une deuxième parois 44b de la chambre 44, un second espace 123b :

expansible lorsque l’on écarte la pièce mobile 45 vis-à-vis de la seconde paroi 44b de la chambre ; et
compressible lorsque l’on rapproche la pièce mobile 45 vis-à-vis de la seconde paroi 44b.

En l’occurrence, la pièce 45 est mobile entre les première et seconde parois 44a, 44b de la chambre 44.

Lors de son déplacement par le moteur, la pièce 45 est alternativement éloignée et rapprochée de la seconde paroi 44b.

Ces secondes lèvres amont et aval 120b, 121b sont préférentiellement circulaires, la pièce mobile 45 étant alors soit discoïdale, comme sur la figure 1a, 1b, 5, 6, 7, 8, soit tubulaire (comme sur les figures 2, 3, 4).

Toutefois, ces secondes lèvres amont et aval 120b, 121b peuvent être rectilignes comme sur la figure 9, la pièce mobile 45 étant alors en forme de ruban (comme sur la figure 9), la pièce 45 pouvant être rigide ou déformable élastiquement suivant la longueur du ruban.

La seconde lèvre amont 120b est placée à plus grande proximité de l’entrée d’aspiration 41 que de la sortie de refoulement 42 et la seconde lèvre aval 121b est placée à plus grande proximité de la sortie de refoulement 42 que de l’entrée d’aspiration 41.

Ces secondes lèvres amont et aval 120b, 121b sont placées entre un des côtés de ladite pièce mobile 45 et une seconde paroi 44b de la chambre 44 pour définir un second espace 123b entre ces secondes lèvres amont et aval 120b, 121b.

La seconde lèvre amont 120b est adaptée pour que sur une troisième partie dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44, la seconde lèvre amont 120b autorise un passage de fluide libre entre ledit second espace 123b et ladite entrée d’aspiration 41.

En d’autres termes, cette seconde lèvre amont 120b est dimensionnée pour que sur toute la troisième partie dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44, cette seconde lèvre amont 120b soit écartée de la seconde paroi 44b.

Préférentiellement, cette troisième partie du déplacement correspond à ladite seconde partie du déplacement.

La seconde lèvre amont 120b est aussi adaptée pour que tout au long d’une quatrième partie dudit déplacement de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44, cette seconde lèvre amont 120b :

- crée un contact étanche contre la seconde paroi 44b tant que la pression de fluide dans le second espace 123b est supérieur à une pression de fluide en amont de cette seconde lèvre amont 120b ; et

- autorise le passage de fluide de l’entrée d’aspiration 41 vers du second espace 123b lorsque la pression de fluide en amont de cette seconde lèvre amont 120b est supérieure à la pression de fluide dans le second espace 123b.

Préférentiellement, cette quatrième partie du déplacement correspond à ladite première partie du déplacement de la pièce 45.

La seconde lèvre aval 121b est adaptée pour que tout au long dudit déplacement de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44 :

cette seconde lèvre aval 121b crée un contact étanche contre la seconde paroi 44b tant que la pression de fluide dans le second espace 123b est inférieure à une pression de fluide en aval de cette seconde lèvre aval 121b ; et
cette seconde lèvre aval 121b s’écarte de la seconde paroi 44b lorsque la pression de fluide dans l’espace 123b est supérieure à la pression de fluide en aval de cette lèvre aval 121b.

Ainsi, le second espace 123b est alternativement en dépression et ouvert vers l’entrée d’aspiration 41 pour y aspirer du fluide (gaz ou liquide) et en surpression et ouvert vers la sortie de refoulement 42 pour y chasser ce fluide.

Dans le cas des figures 1a, 5, 6 et 7, comme la pièce mobile 45 forme un disque évidé en son centre, ce second espace 123b forme un espace annulaire s’étendant entre la seconde paroi 44b et le second côté de la pièce mobile 45 qui est en vis-à-vis de cette seconde paroi 44b. Dans ces modes des figures 1a, 5, 6 et 7, les secondes lèvres amont et aval sont circulaires 120a, 121b.

Comme on le comprend notamment de la figure 1a, ces secondes lèvres amont et aval 120b, 121b sont telles que, sur la troisième partie dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44, la seconde lèvre aval 121b réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide de ladite sortie de refoulement 42 vers ledit second espace 123b, la seconde lèvre amont 120b autorisant alors un passage de fluide libre entre ledit second espace 123b et ladite l’entrée d’aspiration 41.

Sur cette troisième partie dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile 45, la seconde lèvre amont 120b est éloignée de l’une desdites seconde paroi 44b ou pièce mobile 45 pour générer un passage de fluide libre, c’est-à-dire un espace libre entre ledit second espace 123b et ladite l’entrée d’aspiration 41.

Ainsi, sur cette troisième partie dudit déplacement alternatif, comme le second espace 123b est fermé vers l’aval et ouvert vers l’amont, on obtient un effet d’aspiration de fluide de l’entrée d’aspiration 41 vers le second espace 123b en écartant la pièce mobile 45 vis-à-vis de la seconde paroi 44b.

Comme on le comprend notamment des figures 1 à 7, ces secondes lèvres circulaires amont et aval 120b, 121b sont telles que sur la quatrième partie dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile 45 par rapport à la chambre 44, la seconde lèvre amont 120b réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide dudit second espace 123b vers ladite l’entrée d’aspiration 41, la seconde lèvre aval 121b étant agencée pour :

- d’une part autoriser le passage de fluide entre ledit second espace 123b et ladite sortie de refoulement 42 lorsqu’une pression de fluide à l’intérieure du ledit second espace 123b est supérieure à une pression de fluide au niveau de la sortie de refoulement 42 ; et pour

- d’autre part interdire le passage de fluide ladite sortie de refoulement 42 vers ledit second espace 123b.

Ainsi, sur cette quatrième partie dudit déplacement alternatif, comme le second espace 123b est fermé vers l’amont et ouvert vers l’aval uniquement lorsque la pression de fluide dans le second espace 123b est supérieure à une pression de fluide au niveau de la sortie de refoulement 42, on obtient un refoulement de fluide du second espace 123b vers la sortie de refoulement 42 en rapprochant la pièce mobile 45 vis-à-vis de la seconde paroi 44b.

Le déplacement alternatif de la pièce mobile 45 induit une aspiration de fluide de l’entrée d’aspiration 41 vers le second espace 123a puis une expulsion de fluide du second espace 123b vers la sortie de refoulement 42.

Ainsi, grâce aux paires de lèvres placées de part et d’autre de la pièce 45 on a, sur un cycle de déplacement de la pièce 45, deux aspirations et deux refoulements ce qui permet d’obtenir un débit de fluide plus homogène dans le temps.

Il est à noter que le nombre de lèvres en vis-à-vis de chaque face de la pièce mobile 45 peut être variable.

Ainsi, si une face de la pièce mobile ne comporte pas de lèvre en vis-à-vis alors, c’est soit parce que cette face n’est pas utilisée pour le pompage (cas d’une pièce mobile en forme de disque non évidé en son centre), soit parce que c’est la pièce mobile 45 qui est déformable pour établir une étanchéité contre la paroi correspondante de la chambre.

L’usage d’une seule lèvre d’un côté de la pièce mobile permet uniquement de s’opposer à un retour de fluide.

L’usage de deux lèvres d’un même côté de la pièce mobile 45 permet de créer l’espace entre une lèvre amont et une lèvre aval pour obtenir un effet d’autoamorçage à sec de la pompe.

Avec plus de deux lèvres d’un même côté de la pièce mobile 45, on augmente la pression différentielle générée entre la sortie de refoulement et l’entrée d’aspiration de la pompe.

Ainsi, en fonction de la pression différentielle souhaitée, on peut avoir trois lèvres par côté de pièce mobile ou plus.

Il a été remarqué que dans certaines conditions, une lèvre donnée peut venir se plaquer et faire ventouse contre un support de cette lèvre (la paroi de chambre ou la pièce mobile).

Le comportement de la pompe 100 est alors dégradé car cette lèvre donnée n’assure plus sa fonction d’étanchéité.

Pour éviter cela, comme illustré sur les figures 1, 5, 6,7 et 8, ont fait en sorte de créer au moins un passage 48, 49 de fluide entre la lèvre donnée et son support 124.

Chaque au moins un passage de fluide 48, 49 entre une lèvre donnée et son support 124 est tel que lorsque cette lèvre vient en appui contre son support, du fluide puisse continuer à circuler entre cette lèvre et son support. On évite ainsi l’effet ventouse.

Pour cela, on peut soit créer des irrégularités de forme entre la lèvre donnée et son support telles que :

- des bossages 48 portés par la lèvre donnée et orientés vers son support ; et/ou

- des bossages portés par le support 124 et orientés vers la lèvre donnée qu’il supporte ; et/ou

- des canaux (zones creuses) portés par la lèvre donnée et orientés vers son support 124 ; et/ou

- des canaux 49 (zones creuses) portés par le support 124 et orientés vers la lèvre donnée qu’il supporte.

Préférentiellement, chaque bossage 48 ou canal 49 s’étend longitudinalement d’une extrémité de la lèvre donnée vers un point de jonction entre cette lèvre et son support.

On préfère généralement que les bossages et/ou canaux soient uniquement formés / portés sur le support 124 de la lèvre plutôt que sur la lèvre elle-même car cette lèvre est alors déformable de manière homogène.

Le fait d’avoir un bossage ou un canal porté par une lèvre donnée induit des zones de déformations privilégiées sur la lèvre qui peuvent induire des pertes d’étanchéité préjudiciables au fonctionnement de la pompe 100.

Dans le cas où la lèvre donnée est annulaire / circulaire, on préfère que ces bossages ou canaux soient formés sur le support de la lèvre pour y former des rayons centrés autour d’un axe de symétrie de la lèvre donnée.

Dans ce cas, ledit au moins un passage de fluide 48, 49 formé entre la lèvre donnée et son support 124 s’étend radialement par rapport à un axe central de symétrie X-X de cette au moins une lèvre donnée.

Dans le cas où la lèvre donnée est rectiligne, comme sur la figure 9 on préfère former des bossages ou canaux rectilignes sur le support de la lèvre, ces bossages ou canaux étant perpendiculaires à la lèvre.

Comme on le voit sur les figures 1b à 8, chacune desdites lèvres, lorsque observée dans un plan de coupe passant par un axe central de symétrie (X-X) commun à ces dites lèvres, comporte une section propre s’étendant sur une majeure partie de longueur de cette lèvre donnée, cette section propre de cette lèvre ayant une épaisseur constante E dans ce plan de coupe.

Ainsi, la section propre d’épaisseur constante E d’une lèvre donnée s’étend sur une majeur partie de la longueur de cette lèvre donnée vue dans ledit plan de coupe passant par l’axe de symétrie X-X de cette lèvre.

L’épaisseur d’une section propre d’une lèvre donnée est considérée comme constante dès lors que l’épaisseur minimale de lèvre mesurée dans cette section propre est supérieure à 70% de l’épaisseur maximale de lèvre mesurée dans cette la section propre.

Les épaisseurs propres constantes E des lèvres amont 120a, 120b sont préférentiellement identiques entre elles.

De même, les épaisseurs propres constantes E des lèvres aval 121a, 121b sont préférentiellement identiques entre elles.

Il est à noter que les épaisseurs propres constantes E des lèvres amont 120a, 120b sont préférentiellement supérieures aux épaisseurs propres constantes E des lèvres aval 121a, 121b.

La longueur d’une lèvre donnée est la distance mesurée entre un point d’attache de cette lèvre donnée à son support 124 et un point d’extrémité de cette lèvre donnée, ces points d’attache et d’extrémité étant observés dans le plan de coupe passant par l’axe central de symétrie X-X.

Préférentiellement, chacune des lèvres comporte une extrémité biseautée lorsqu’elle est observée dans ledit plan de coupe, le biseau constituant une surface d’étanchéité destinée à venir alternativement en appui pour réaliser une étanchéité ou à être écartée pour laisser passer du fluide.

L’extrémité biseauté augmente la surface d’étanchéité de la lèvre et améliore sa résistance (même si la partie biseautée présente une zone détériorée, elle reste capable de réaliser une étanchéité sélective tout autour de cette zone détériorée).

Préférentiellement, dans ladite première lèvre circulaire amont 120a présente une surface intérieure conique orientée vers un axe central de symétrie X-X de cette première lèvre circulaire amont 120a, cette surface intérieure conique s’étendant entre une base circulaire de cette première lèvre circulaire amont 120a et une extrémité circulaire de cette première lèvre circulaire amont 120a.

La surface intérieure conique d’une lèvre donnée qui s’étend entre une base circulaire de cette lèvre donnée et une extrémité circulaire de cette lèvre donnée permet de réduire au minimum la surface intérieure de cette lèvre qui est exposée au fluide sous pression.

En réduisant cette surface exposée au fluide sous pression, on limite le risque que la lèvre donnée ne se gonfle vers l’extérieur sous l’effet du fluide.

Une telle surface intérieure conique permet d’augmenter la pression maximale pouvant être générée par la pompe.

Pour cela, on préfèrera que ladite seconde lèvre circulaire amont 120b présente aussi une surface intérieure conique orientée vers un axe central de symétrie X-X de cette seconde lèvre circulaire amont 120b. Cette surface intérieure conique de cette seconde lèvre circulaire amont 120b s’étendant entre une base circulaire de cette seconde lèvre circulaire amont 120b et une extrémité circulaire de cette seconde lèvre circulaire amont 120b.

Pour la même raison, on préfèrera que chaque lèvre circulaire aval 121a, 121b présente une surface intérieure conique orientée vers un axe central de symétrie X-X de cette lèvre circulaire aval 121a, 121b.

Cette surface intérieure conique de lèvre circulaire aval 121a, 121b s’étend entre une base circulaire de cette lèvre circulaire aval 121a, 121b et une extrémité circulaire de cette lèvre circulaire aval 121a, 121b.

Préférentiellement, chaque surface intérieure conique d’une des lèvres circulaires donnée 120a, 121a, 120b, 121b présente un angle de cône inférieur ou égal à 40° par rapport à un plan dans lequel s’étend la base circulaire de cette lèvre circulaire donnée.

Le fait d’avoir un angle de cône inférieur ou égal à 40° permet, lors du déplacement de la pièce mobile 45 par rapport à la paroi de chambre de maximiser une déformation radiale de la lèvre tout en minimisant sa déformation axiale le long de l’axe X-X. Ainsi on minimise l’effort de la lèvre s’opposant au déplacement de la pièce mobile et on réduit l’usure de la lèvre.

Préférentiellement, chacune desdites lèvres 120a, 120b, 121a, 121b est constituée d’un matériau présentant un module de Young compris entre 1MPa et 220MPa.

Ainsi, la lèvre présente un compromis permettant la flexion nécessaire au déplacement de la pièce mobile 45 tout en limitant sa déformation radiale sous l’effet de la pression de fluide.

Dans chacun des modes de réalisations illustrés sur les figures 1, 1b, 2, 3, 5, 6, 8, 12, les premières lèvres circulaires amont et aval 120a, 121a sont portées par une embase commune à ces lèvres assemblée de manière amovible sur la première paroi 44a de la chambre 44.

De manière similaire les premières lèvres circulaires amont et aval 120b, 121b sont portées par une embase commune à ces lèvres assemblée de manière amovible sur la seconde paroi 44b de la chambre 44.

Ainsi, les lèvres peuvent être remplacées ensemble en démontant les embases qui les supportent.

Alternativement, comme illustré sur les figures 4 et 7, les premières lèvres circulaires amont et aval 120a, 121a peuvent être portées par ladite pièce mobile 45.

De la même manière que décrit précédemment, une embase commune à ces lèvres peut être assemblée de manière amovible sur la pièce mobile 45.

Ce mode de réalisation permet le remplacement des lèvres 120a et 121a indépendamment de la pièce mobile 45.

Comme illustré sur les figures a, 1b, 5, 6, 7, le déplacement alternatif de la pièce mobile 45 peut être un déplacement axial le long d’un axe central de symétrie X-X de la pièce mobile 45 qui est une forme de révolution.

Alternativement, comme illustré sur les figures 2 à 4, le déplacement alternatif de la pièce mobile (45) peut être un déplacement radial autour d’un axe central de symétrie X-X de la pièce mobile 45 qui est de forme tubulaire.

Le moteur 46 peut se trouver à l’intérieur de la chambre comme sur les figures 2, 3, 4 ou se trouver à l’extérieur de la chambre, comme sur les figures 1a, 5 et 6.

Claims

Pompe de circulation de fluide (100) comportant une entrée d’aspiration (41), une sortie de refoulement (42) et une chambre (44) reliée fluidiquement à l’entrée d’aspiration (41) et à la sortie de refoulement (42), une pièce mobile (45) disposée dans la chambre (44) et au moins un moteur (46) reliée mécaniquement à cette pièce mobile (45) pour la déplacer dans la chambre (44), caractérisée en ce que la pompe (100) comporte une première lèvre amont (120a) placée à plus grande proximité de l’entrée d’aspiration (41) que de la sortie de refoulement (42) et une première lèvre aval (121a) placée à plus grande proximité de la sortie de refoulement (42) que de l’entrée d’aspiration (41), ces premières lèvres amont et aval (120a, 121a) étant placées entre un des côtés ladite pièce mobile (45) et une première paroi (44a) de la chambre (44) pour définir un premier espace (123a) entre ces premières lèvres amont et aval (120a, 121a), ces premières lèvres amont et aval (120a, 121a) étant telles que :
- sur une première partie (P1) dudit déplacement de ladite pièce mobile (45) par rapport à la chambre (44), la première lèvre aval (121a) réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide de ladite sortie de refoulement (42) vers ledit premier espace (123a), la première lèvre amont (120a) autorisant alors un passage de fluide libre entre ledit premier espace (123a) et ladite l’entrée d’aspiration (41) ; et que
- sur une deuxième partie (P2) dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile (45) par rapport à la chambre (44), distincte de la première partie du déplacement (P1), la première lèvre amont (120a) réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide dudit premier espace (123a) vers ladite l’entrée d’aspiration (41), la première lèvre aval (121a) étant agencée pour que tout au long dudit déplacement de ladite pièce mobile (45) par rapport à la chambre (44) :
- elle autorise le passage de fluide du premier espace (123a) vers ladite sortie de refoulement (42) ; et
- elle interdise le passage de fluide de ladite sortie de refoulement (42) vers ledit premier espace (123a).
Pompe selon la revendication 1, dans laquelle l’une au moins desdites lèvres est portée par un support (124), au moins un passage de fluide (48, 49) étant formé entre cette au moins une lèvre donnée et son support (124), cet au moins un passage de fluide (48, 49) étant tel que lorsque ladite au moins une lèvre donnée vient en appui contre son support (124), du fluide peut circuler via cet au moins un passage de fluide (48, 49) entre cette au moins une lèvre donnée et son support (124).
Pompe selon la revendication 2, dans laquelle ledit au moins un passage de fluide (48, 49) formé entre ladite au moins une lèvre donnée et son support (124) est formé le long d’un bossage porté par ce support (124).
Pompe selon la revendication 2, dans laquelle ledit au moins un passage de fluide (48, 49) formé entre ladite au moins une lèvre donnée et son support (124) est formé le long d’un bossage porté par ladite au moins une lèvre donnée.
Pompe selon la revendication 2, dans laquelle ledit au moins un passage de fluide (48, 49) formé entre ladite au moins une lèvre donnée et son support (124) est un canal porté par ce support (124).
Pompe selon la revendication 2, dans laquelle ledit au moins un passage de fluide (48, 49) formé entre ladite au moins une lèvre donnée et son support (124) est un canal porté par ladite au moins une lèvre donnée.
Pompe selon la revendication 2, dans laquelle ledit au moins un passage de fluide (48, 49) formé entre ladite au moins une lèvre donnée et son support (124) s’étend radialement par rapport à un axe central de symétrie de ladite au moins une lèvre donnée.
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle chacune desdites lèvres (120a, 120b, 121a, 121b), lorsque observée dans un plan de coupe passant par un axe central de symétrie (X-X) commun à ces dites lèvres, comporte une section propre s’étendant sur une majeure partie de longueur de cette lèvre donnée, cette section propre de cette lèvre ayant une épaisseur constante (E) dans ce plan de coupe.
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle ladite première lèvre amont (120a) est une lèvre circulaire qui présente une surface intérieure conique orientée vers un axe central de symétrie (X-X) de cette première lèvre amont (120a), cette surface intérieure conique s’étendant entre une base circulaire de cette première lèvre amont (120a) et une extrémité circulaire de cette première lèvre amont (120a).
Pompe selon la revendication 9, dans laquelle ladite surface intérieure conique de cette première lèvre amont (120a) présente un angle de cône inférieur ou égal à 40° par rapport à un plan dans lequel s’étend la base circulaire de cette première lèvre amont (120a).
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle chacune desdites lèvres est constituée d’un matériau présentant un module de Young compris entre 1MPa et 220MPa.
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle les premières lèvres amont et aval 120a, 121a sont portées par une embase commune à ces lèvres assemblée de manière amovible sur la première paroi (44a) de la chambre (44).
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle les premières lèvres amont et aval 120a, 121a sont portées par ladite pièce mobile (45).
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle le moteur (46) étant relié à la pièce mobile (45) via un mécanisme d’attelage (52) de telle manière que l’actionnement du moteur (46) induise un déplacement alternatif de la pièce mobile (45) par rapport à la chambre pour déplacer un fluide de l’entrée d’aspiration vers la sortie de refoulement.
Pompe selon la revendication 14, dans laquelle le déplacement alternatif de la pièce mobile (45) est un déplacement axial le long d’un axe central de symétrie de la pièce mobile (45) qui est une forme de révolution.
Pompe selon la revendication 14, dans laquelle le déplacement alternatif de la pièce mobile (45) est un déplacement radial autour d’un axe central de symétrie de la pièce mobile qui est de forme tubulaire.
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle ledit moteur est un moteur électrique se trouvant à l’extérieur de la chambre (44).
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle ledit moteur est un moteur électrique se trouvant à l’intérieur de la chambre (44).
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle le moteur est relié à une unité de commande (UC), cette unité de commande étant agencée pour réguler le fonctionnement du moteur (46) en fonction d’au moins une valeur préalablement estimée par l’unité de commande.
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 19, dans laquelle la pompe comporte une seconde paroi (44b) de la chambre (44), la pièce 45 étant mobile entre les première et seconde parois (44a, 44b) de la chambre (44) sous l’effet dudit au moins un moteur (46), la pompe (100) comportant également une seconde lèvre amont (120b) placée à plus grande proximité de l’entrée d’aspiration (41) que de la sortie de refoulement (42) et une seconde lèvre aval (121b) placée à plus grande proximité de la sortie de refoulement (42) que de l’entrée d’aspiration (41), ces secondes lèvres amont et aval (120b, 121b) étant placées entre un des côtés ladite pièce mobile (45) et ladite seconde paroi (44b) de la chambre (44) pour définir un second espace (123b) entre ces secondes lèvres amont et aval (120b, 121b), ces secondes lèvres amont et aval (120b, 121b) étant telles que :
- sur une troisième partie dudit déplacement de ladite pièce mobile (45) par rapport à la chambre (44), la seconde lèvre aval (121b) réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide de ladite sortie de refoulement (42) vers ledit premier espace (123a), la seconde lèvre amont (120b) autorisant alors un passage de fluide libre entre ledit second espace (123b) et ladite l’entrée d’aspiration (41) ; et que
- sur une quatrième partie dudit déplacement alternatif de ladite pièce mobile (45) par rapport à la chambre (44), distincte de la troisième partie du déplacement, la seconde lèvre amont (120b) réalise une étanchéité interdisant le passage de fluide dudit second espace (123b) vers ladite l’entrée d’aspiration (41), la seconde lèvre aval (121b) étant agencée pour que tout au long dudit déplacement de ladite pièce mobile (45) par rapport à la chambre (44) :
- elle autorise le passage de fluide du second espace (123b) vers ladite sortie de refoulement (42) ; et
- elle interdise le passage de fluide de ladite sortie de refoulement (42) vers ledit second espace (123a).
Pompe selon l’une quelconque des revendications 1 à 20, cette pompe (4) étant auto-amorçante à sec.
Pompe selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle chacune desdites lèvres est une lèvre circulaire.