WO1999060270A1 - Motopompe a ecoulement axial traversant avec debitmetre incorpore et pressostat - Google Patents

Motopompe a ecoulement axial traversant avec debitmetre incorpore et pressostat Download PDF

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    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
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    • F04B17/046—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids the fluid flowing through the moving part of the motor
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    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/06—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission
    • G01F1/075—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with tangential admission with magnetic or electromagnetic coupling to the indicating device

Definitions

  • the present invention relates to a motor pump with axial flow through with incorporated flow meter and pressure switch.
  • a coffee machine comprising a motor pump associated with a pressure switch mounted on the supply circuit and making it possible not only to control the water supply system, but also to remove the reservoir for the fill thanks to the fact that said pressure switch consists of two couplable elements fixed one on the chassis of the machine and the other at the base of the tank, each of these two elements being closed automatically when they are separated.
  • the fixed element is connected to the motor-driven pump and is fitted with a flexible membrane acting on an electrical contact according to the pressure variations caused by changes in the level of the water in the tank.
  • the liquid entering this element leads to a single chamber in which the flexible membrane and the outlet orifice towards the motor pump are located. This arrangement causes, under certain conditions, an aberrant operation of the electrical contact, in particular when the motor pump stops and starts.
  • the device according to the present invention relates to the production of a motor pump incorporating all of the liquid flow control devices and connected to a particularly reliable supply pressure switch.
  • a motor pump with internal axial flow, with an electromagnetic motor and hollow free piston, equipped with a built-in flow meter and flow limiter, and associated with a pressure switch intended to control its supply and comprising separate internal paths for the flow of liquid leading to the motor pump and for connection to a chamber containing a flexible membrane actuating an electrical contact for controlling the power supply to the motor pump.
  • FIG. 1 is an axial section of the motor pump with built-in flow meter and pressure limiter
  • FIG. 2 is a cross section along the arrows F1 of Figure 1
  • Figure 3 is an enlarged front view of the paddle wheel of the flow meter
  • Figure 4 is an axial section along the arrows F2 of Figure 3
  • Figures 5 and 6 are axial sections of the two separate elements of the pressure switch and FIG. 7 shows, under the same conditions, on a different scale, these two elements assembled.
  • the device consists of a motor pump 1 for supplying liquid consisting of a monobloc assembly comprising a flow meter 2 and a pressure limiter 3 integrated. It is preferably of the hollow free piston type with an electromagnetic motor, but may also be of the controlled piston type driven by a rotary motor. In the first case, it advantageously consists of a main body 4, machined in one piece of plastic, one of its. ends forming the coil 5 of the electromagnetic motor, the other end containing the cylinder block 6 in which the piston 7 moves, and comprising non-return valves 8 and 9.
  • the flow meter 2 located in a block closing the main body 4 on the opposite side of the cylinder block 6, directly after the water inlet 10 (FIG. 2), is formed by a idler wheel 11 with paddles and comprises one or more permanent magnets 12, the passage of which is detected by an electromagnetic detector 13, having the dual function of making it possible to stop the motor pump once the desired quantity of water has been obtained, and to signal a possible fault in the water supply.
  • the pressure relief valve 3 consists of a bore in the cylinder block 6 containing a calibrated spring valve placing the water outlet 14 in communication with the base of the piston 7, so that the water is recycled, without driving flow meter 2 in the event of back pressure at said water outlet.
  • the arrangement of the water inlet 10 and the flow meter 2 opposite the water outlet 14 causes the water to pass through the driving part of the pump, along the axis of the latter, this which allows a direct flow significantly improving the operation and reliability of the pump as tests have demonstrated.
  • the motor pump 1 will advantageously be associated with a pressure switch 20 mounted on the liquid supply circuit (FIGS. 5 to 7).
  • This pressure switch will consist of a fixed element 21, integral with the motor pump 1 or the chassis carrying the latter, and a nozzle 22 mounted at the base of the reservoir 23 and communicating with it. These two elements constituting a quick coupling which can be uncoupled so as to make the tank removable without tools.
  • the fixed element 21 comprises an electrical contactor 24 formed by two electrodes and a flexible membrane carrying a conductive plate normally spaced from these electrodes by an elastic device and establishing contact between them when the weight of the liquid present in the reservoir 23 repels the flexible membrane, the decrease in pressure caused by the drop in level in the reservoir having the opposite effect by spreading the membrane and the conductive plate of the electrodes, which cuts the contact.
  • This device constitutes a very reliable means of controlling the automatic feeders of the machine.
  • the flow of liquid entering the pressure switch 20 is divided into two parts directed respectively to the chamber 25 containing the flexible membrane of the contactor 24 and towards the outlet orifice 26 of the pressure switch. This is obtained by two paths: on the one hand a central path 27 leading to the chamber 25 and, on the other hand, a peripheral path 28 leading to the outlet orifice 26. These two paths are separated by a hollow part 29 disposed in the body 30 of the fixed element 21 and extended by a socket 31 located in the end piece 22.
  • the sleeve 31 is axially movable and associated with a spring so as to close the peripheral path 28 during the separation of the fixed element 21 and the end piece 22, the central path 27 being closed by a valve 32 also moved by a second spring, and sliding in the sleeve 31.
  • the fixed element 21 is further provided with a cylindrical shutter 33 intended to isolate the liquid circuit communicating with the motor pump 1 so as to prevent the liquid remaining in the latter from flowing outside, this shutter sliding at the exterior of the hollow part 29 and being actuated by a third spring.
  • the sealing of the assembly is ensured in a known manner by a series of O-rings 34 resting on seats provided for this purpose.

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Abstract

La présente invention a pour objet une motopompe à écoulement axial traversant avec débitmètre incorporé et pressostat. Elle est constituée d'une motopompe (1) à écoulement axial interne, à moteur électromagnétique et piston libre creux, équipée d'un débitmètre (2) et d'un limiteur de débit (3) incorporés, et associée à un pressostat destiné à contrôler son alimentation et comportant des cheminements internes séparés pour le flux de liquide aboutissant à la motopompe et pour le raccordement à une chambre contenant une membrane souple actionnant un contact électrique de contrôle de l'alimentation de la motopompe. Elle est destinée en particulier à équiper des machines à café automatiques, mais peut être utilisée pour de nombreuses autres applications nécessitant une alimentation en liquide sous pression à partir d'un réservoir.

Description

MOTOPOMPE A ÉCOULEMENT AXIAL TRAVERSANT AVEC DÉBITMÈTRE INCORPORÉ ET PRESSOSTAT
La présente invention a pour objet une motopompe à écoulement axial traversant avec débitmètre incorporé et pressostat.
Elle est destinée en particulier à équiper des machines à café automatiques, mais peut être utilisée pour de nombreuses autres applications nécessitant une alimentation en liquide sous pression à partir d'un réservoir.
Le brevet français déposé sous le N° FR 98 06
431 par l'auteur de la présente demande décrit une machine à café comportant une motopompe associée à un pressostat monté sur le circuit d'alimentation et permettant non seulement de contrôler le système d'alimentation en eau, mais également de retirer le réservoir pour le remplir grâce au fait que ledit pressostat est constitué de deux éléments accouplables fixés l'un sur le châssis de la machine et l'autre à la base du réservoir, chacun de ces deux éléments s 'obturant automatiquement lorsqu'ils sont séparés.
L'élément fixe est raccordé à la motopompe et est équipé d'une membrane souple agissant sur un contact électrique en fonction des variations de pression engendrées par les modifications du niveau de l'eau dans le réservoir. Le liquide pénétrant dans cet élément aboutit à une chambre unique dans laquelle se trouvent la membrane souple et l'orifice de sortie vers la motopompe. Cette disposition entraîne dans certaines conditions un fonctionnement aberrant du contact électrique, en particulier lors de arrêts et mises en route de la motopompe .
Le dispositif selon la présente invention a pour objet la réalisation d'une motopompe incorporant l'ensemble des dispositifs de contrôle du flux de liquide et raccordée à un pressostat d'alimentation particulièrement fiable.
II est constitué d'une motopompe à écoulement axial interne, à moteur électromagnétique et piston libre creux, équipée d'un débitmètre et d'un limiteur de débit incorporés, et associée à un pressostat destiné à contrôler son alimentation et comportant des cheminements internes séparés pour le flux de liquide aboutissant à la motopompe et pour le raccordement à une chambre contenant une membrane souple actionnant un contact électrique de contrôle de l'alimentation de la motopompe.
Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention : la figure 1 est une coupe axiale de la motopompe à débitmètre et limiteur de pression incorporés, la figure 2 est une coupe transversale suivant les flèches Fl de la figure 1, la figure 3 est une vue agrandie de face de la roue à palettes du débitmètre, la figure 4 est une coupe axiale suivant les flèches F2 de la figure 3, les figures 5 et 6 sont des coupes axiales des deux éléments séparés du pressostat et la figure 7 montre dans les mêmes conditions, à une échelle différente, ces deux éléments assemblés.
Le dispositif, figures 1 à 4, est constitué d'une motopompe 1 d'alimentation en liquide consistant en un ensemble monobloc comportant un débitmètre 2 et un limiteur de pression 3 intégrés. Elle est de préférence du type à piston libre creux à moteur électromagnétique, mais peut aussi bien être de type à piston commandé entraîné par un moteur rotatif. Dans le premier cas, elle est avantageusement constituée d'un corps principal 4, usiné en une seule pièce de matière plastique, l'une de ses . extrémités formant la bobine 5 du moteur électromagnétique, l'autre extrémité contenant le bloc cylindre 6 dans lequel se meut le piston 7, et comportant des clapets anti-retour 8 et 9.
Le débitmètre 2, situé dans un bloc fermant le corps principal 4 du côté opposé du bloc cylindre 6, directement après l'arrivée d'eau 10 (figure 2), est formé d'une roue folle 11 à palettes et comporte un ou plusieurs aimants permanents 12 dont le passage est détecté par un détecteur électromagnétique 13, ayant pour double fonction de permettre d'arrêter la motopompe une fois la quantité d'eau désirée obtenue, et de signaler un éventuel défaut d'arrivée d'eau.
Le limiteur de pression 3 est constitué d'un perçage ménagé dans le bloc cylindre 6 contenant un clapet à ressort taré mettant en communication la sortie d'eau 14 avec la base du piston 7, de manière à ce que l'eau soit recyclée, sans entraîner le débitmètre 2 en cas de contre- pression à ladite sortie d'eau.
La disposition de l'entrée d'eau 10 et du débitmètre 2 à l'opposé de la sortie d'eau 14 entraîne un passage de l'eau à travers la partie motrice de la pompe, suivant l'axe de cette dernière, ce qui permet d'avoir un flux direct améliorant sensiblement le fonctionnement et la fiabilité de la pompe comme les essais l'ont démontrés.
La motopompe 1 sera avantageusement associée à un pressostat 20 monté sur le circuit d'alimentation en liquide (figures 5 à 7).
Ce pressostat sera constitué d'un élément fixe 21, solidaire de la motopompe 1 ou du châssis portant cette dernière, et d'un embout 22 monté à la base du réservoir 23 et communiquant avec lui. Ces deux éléments constituant un raccord rapide pouvant être désaccouplé de manière à rendre le réservoir amovible sans outillage. L'élément fixe 21 comporte un contacteur électrique 24 formé de deux électrodes et d'une membrane souple portant une plaque conductrice normalement éloignée de ces électrodes par un dispositif élastique et établissant le contact entre elles lorsque le poids du liquide présent dans le réservoir 23 repousse la membrane souple, la diminution de pression causée par la baisse de niveau dans le réservoir ayant l'effet contraire en écartant la membrane et la plaque conductrice des électrodes, ce qui coupe le contact. Ce dispositif constitue un moyen très fiable de pilotage des automatismes d'alimentation de la machine.
Afin d'éviter les répercutions sur la membrane du contacteur 24 des variations de pressions entraînées par les mises en route et arrêts de la motopompe 1, le flux de liquide pénétrant dans le pressostat 20 est divisé en deux parties dirigées respectivement vers la chambre 25 contenant la membrane souple du contacteur 24 et vers l'orifice de sortie 26 du pressostat. Ceci est obtenu grâce à deux cheminements : d'une part un cheminement central 27 aboutissant à la chambre 25 et, d'autre part, un cheminement périphérique 28 aboutissant à l'orifice de sortie 26. Ces deux cheminements sont séparés par une pièce creuse 29 disposée dans le corps 30 de l'élément fixe 21 et prolongée par une douille 31 située dans l'embout 22.
La douille 31 est mobile axialement et associée à un ressort de façon à obturer le cheminement périphérique 28 lors de la séparation de l'élément fixe 21 et de l'embout 22, le cheminement central 27 étant obturé par un clapet 32 également mu par un deuxième ressort, et coulissant dans la douille 31.
L'élément fixe 21 est en outre pourvu d'un obturateur cylindrique 33 destiné à isoler le circuit de liquide communiquant avec la motopompe 1 de façon à empêcher le liquide restant dans cette dernière de s'écouler à l'extérieur, cet obturateur coulissant à l'extérieur de la pièce creuse 29 et étant actionné par un troisième ressort.
L'étanchéité de l'ensemble est assurée de manière connue par une série de joints toriques 34 reposant sur des sièges prévus à cet effet.
Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires.

Claims

REVENDICATIONS
1°. Motopompe à écoulement axial traversant à débitmètre incorporé, destinée en particulier à équiper une machine à café automatique, mais pouvant être utilisée pour de nombreuses autres applications nécessitant une alimentation en liquide sous pression à partir d'un réservoir, caractérisée par le fait qu'elle est du type à piston libre creux à moteur électromagnétique et qu'elle est constituée d'un corps principal (4), usiné en une seule pièce de matière plastique, l'une de ses extrémités formant la bobine (5) du moteur électromagnétique, l'autre extrémité contenant le bloc cylindre (6) dans lequel se meut le piston (7), et comportant des clapets anti-retour (8 et 9), le débitmètre (2), situé dans un bloc fermant le corps principal (4) du côté opposé à la sortie d'eau (14), directement après l'arrivée d'eau (10), étant formé d'une roue folle (11) a palettes comportant un ou plusieurs aimants permanents (12) dont le passage est détecté par un détecteur électromagnétique (13), et le limiteur de pression (3) étant constitué d'un perçage ménagé dans le bloc cylindre (6) contenant un clapet à ressort taré mettant en communication la sortie d'eau (14) avec la base du piston (7), de manière à ce que l'eau soit recyclée, sans entraîner le débitmètre (2) en cas de contre-pression à ladite sortie d'eau.
2°. Motopompe selon la revendication 1, se caractérisant par le fait qu'elle est associée à un pressostat (20) monté sur le circuit d'alimentation et dans lequel le flux de liquide est divisé en deux parties dirigées respectivement vers une chambre (25) contenant une membrane souple actionnant un contacteur électrique (24) de pilotage des automatismes d'alimentation en liquide, et vers l'orifice de sortie (26) du pressostat communiquant avec la motopompe (1), la partie du flux aboutissant à la chambre (25) suivant un cheminement central (27), et celle aboutissant à l'orifice de sortie (26) suivant un cheminement périphérique (28).
3°. Motopompe selon la revendication 2, se caractérisant par le fait que le pressostat (20) est constitué d'un élément fixe (21), solidaire de la motopompe (1) ou du châssis portant cette dernière, et d'un embout (22) monté à la base du réservoir (23) alimentant ladite motopompe et communiquant avec lui, ces deux éléments constituant un raccord rapide pouvant être désaccouplé de manière à rendre ledit réservoir amovible sans outillage.
4°. Motopompe selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 , se caractérisant par le fait que les deux cheminements (27, 28) sont séparés par une pièce creuse (29) disposée dans le corps (30) de l'élément fixe (21) et prolongée par une douille (31) située dans l'embout (22), la douille (31) étant mobile axialement et associée à un ressort de façon à obturer le cheminement périphérique (28) lors de la séparation de l'élément fixe (21) et de l'embout (22), le cheminement central (27) étant obturé par un clapet (32) mu par un deuxième ressort, et coulissant dans la douille (31), l'élément fixe (21) comportant en outre un obturateur cylindrique (33) coulissant à l'extérieur de la pièce creuse (29), actionné par un troisième ressort et agencé de manière à isoler le circuit de liquide communiquant avec la motopompe (1) de façon à empêcher le liquide restant dans cette dernière de s'écouler à l'extérieur.
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