EP0113278B1 - Dispositif à pompe immergée, notamment pour l'alimentation d'un brûleur en combustible - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device for supplying liquid to a receiving member, comprising a submerged pump and intended in particular but not exclusively for supplying a burner with liquid fuel.
- the patent FR 2448 054 describes a pump in particular for liquid fuel comprising a blind body immobilized in rotation and mounted so as to be able to slide back and forth on a rotary shaft, for example directly on the shaft of an engine.
- a cam mechanism arranged between the body and the shaft for example constituted by the machined end of the shaft, produces the alternating rectilinear movement of the body along the axis of the shaft and therefore the cyclic variation of the volume of a pumping chamber defined by the end of the shaft and the interior of the blind body.
- the object of the invention is in particular to remedy the cited drawbacks of the pumps of the type described and to create a liquid supply device which is reliable, inexpensive and compact.
- the device according to the invention comprises a supply chamber, connected to the suction orifice and in which is housed the blind body, while a seal is mounted between the rotary shaft and a fixed wall of the supply chamber, and that the discharge orifice is connected to a tube terminating outside of the latter.
- the life of the seal is thus improved by the fact that it is only subjected to the low load of the liquid in the supply chamber and that it does not have to bear stresses due to the alternating sliding of the body. on the rotating shaft.
- the immersion of the vibrating body in the chamber allows wide manufacturing tolerances, in particular for the body since the leakage of the liquid between the body and the shaft is no longer a nuisance and contributes to the lubrication of the body-shaft bearing.
- the supply chamber is mounted on the drive shaft in the form of a supply sub-assembly including the blind body and a degassing device.
- the latter may advantageously comprise a rigid or flexible tube connecting the suction orifice of the blind body to the interior space of the chamber, the tube having a liquid drawing orifice and at an upper level an opening allowing progressive elimination air bubbles reaching the room.
- This degassing device constitutes another important aspect of the present invention.
- the chamber may be formed in one piece with a flange or with the motor or fan casing. It can of course be engaged with the seal on the motor shaft to be removably attached to the flange or to the casing. In both cases, it is desirable to provide access to the interior of the room.
- the pump body can be immobilized in rotation by the discharge hose connecting the body discharge port to a chamber outlet connection and / or by a suction hose connecting the body suction port to the 'interior space of the room; the suction hose can of course constitute the degassing tube envisaged previously.
- the design of the supply device is thus simplified.
- FIG. 1 shows a burner 10 comprising a device 11 for supplying liquid fuel, a fan 12 of a type known to outer casing 13, a combustion head 14 and regulating and control members 15.
- An electric motor of axis X-X of which only the shaft 16 and its ball bearing 13A has been indicated makes it possible to actuate the fan 12 and a pump 17 of the supply device 11.
- the device 11 has a fuel chamber 18 and a blind body 19 slidably mounted on the end of the shaft 16.
- the body 19 can be immobilized in rotation by cooperation of a tenon and a complementary mortise provided on the body and on a fixed part of the chamber 18; however, it is preferably prevented from rotating by connection hoses and by a return spring which will be described later.
- the body 19 can be moved on the shaft 16 in an alternating translation of small amplitude by means of a cam mechanism constituted either by a cam flange formed on the shaft, or by a cam machined at the end of the shaft and cooperating with a eccentric stop provided inside the body.
- a cam mechanism constituted either by a cam flange formed on the shaft, or by a cam machined at the end of the shaft and cooperating with a eccentric stop provided inside the body.
- FIG. 4 a stop machined at the end of the shaft 16A, which cooperates with an inclined cam surface 19A provided internally at the bottom of the blind body 19, during its molding. made of synthetic material.
- the cam mechanism When the drive shaft 16 rotates, the cam mechanism produces the comings and goings of the blind body 19 on the shaft in cooperation with a weak return spring 20 interposed between the body and a fixed wall 18A of the supply chamber.
- the blind body 19 has (FIG. 3) a suction orifice 21 and a discharge orifice 22 which are substantially opposite; these orifices are connected alternately during rotation of the shaft with a lumen 23 of the shaft itself open on a pumping cavity 24 of cyclically variable volume, formed between the body and the shaft.
- the blind body 19 is housed in the supply chamber 18 and its suction orifice 21 communicates with the volume of liquid contained in the chamber under normal pumping conditions while a seal ( O-ring 25 and / or lip seal 25A) is disposed between the rotary shaft 16 and a fixed wall 26 of the supply chamber.
- a seal O-ring 25 and / or lip seal 25A
- the seal 25 only supports the stresses due to the rotation of the shaft, as well as the low pressure of the liquid in the chamber.
- the body 19 can now be manufactured with a wide tolerance since the liquid leaks return to the chamber while lubricating the bearing; finally, the spring 20 can be lightened as a result of the reduction in the weight of the body freed from the point, the stop 17A (FIG. 4) of the spring therefore also being able to be lightened.
- a flexible tube 27 located in the chamber 18 is connected to the suction nozzle 21. It has an opening 29 at its free end.
- a calibrated orifice 28 is provided in the tube 27 or better in the suction nozzle 21.
- the normal level of liquid in the chamber is designated by h l .
- the opening 29 is located higher than the calibrated orifice 28, and higher than the level h l .
- Chamber 18 has an inlet connection 30, fitted with a filter 30A. whose opening is above the level of the pump.
- An at least partly flexible tube 31 is connected on the one hand to the discharge orifice 22 of the blind body, on the other hand to an outlet connector 32 of the chamber 18.
- the hoses 27, 31 help to immobilize the blind body 19 in rotation while allowing its alternating sliding of small amplitude on the shaft.
- the hoses are for example in abutment against the inner wall of the supply chamber. It should be noted that the rupture of one of the hoses does not have the effect of an external leakage of the liquid.
- this degassing device can be used with a pump 17 different from that described above, submerged or not.
- the blind body 19 constitutes (where appropriate with the flexible 27 and the flexible 31) an interchangeable component allowing a change of flow. Indeed, for to change the flow rate, it will suffice to replace a component provided with a body 19 with cavity 24 and with calibrated orifice 28 by a component with cavity, inclined cam surface and calibrated orifice dimensioned differently. This can be done easily after opening the cover 18A of the chamber 18.
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Description
- La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en liquide d'un organe récepteur, comprenant une pompe immergée et destiné notamment mais non exclusivement à alimenter un brûleur en combustible liquide.
- Le brevet FR 2448 054 décrit une pompe notamment pour combustible liquide comprenant un corps borgne inmobilisé en rotation et monté de manière à pouvoir coulisser en va et vient sur un arbre rotatif, par exemple directement sur l'arbre d'un moteur. Un mécanisme à came disposé entre le corps et l'arbre, par exemple constitué par l'extrémité usinée de l'arbre, produit le mouvement rectiligne alterné du corps selon l'axe de l'arbre et donc la variation cyclique du volume d'une chambre de pompage définie par l'extrémité de l'arbre et l'intérieur du corps borgne.
- Cette pompe extrêmement simple est bien adaptée aux faibles débits de liquide vers lesquels s'orientent les utilisateurs par raison d'économie.
- Elle présente toutefois pour inconvénient de nécessiter entre l'arbre moteur et l'extrémité ouverte soumis non seulement aux contraintes résultant de la rotation de l'arbre, mais également aux contraintes alternées produites par le glissement du corps en va et vient sur l'arbre. On comprend que la fatigue du joint est importante et induit un risque de fuite non négligeable.
- De plus, une telle pompe déplace de très faibles débits de combustible, au contraire des pompes habituelles à débit surdimensionné et à recyclage; l'adduction de bulles d'air à la pompe est par conséquent plus génante et peut causer l'extinction du brûleur.
- L'invention a notamment pour but de remédier aux inconvénients cités des pompes du type décrit et de créer un dispositif d'alimentation en liquide qui soit fiable, peu onéreux et de faible encombrement.
- Elle concerne un dispositif servant à alimenter en liquide un organe récepteur à partir d'une chambre d'alimentation et comprenant.
- - un corps borgne inmobilisé en rotation et monté de manière à pouvoir coulisser sur un arbre moteur rotatif,
- - un mécanisme à came disposé entre le corps et l'arbre pour produire en coopération avec un ressort agissant sur le corps un mouvement de va et vient de celui-ci sur l'arbre en réponse à la rotation de l'arbre,
- - le corps borgne et l'arbre définissant entre eux une cavité de pompage dont le volume varie sous l'effet du mécanisme à came quand l'arbre tourne et qui communique avec une lumière prévue sur l'arbre et mise elle-même en relation alternée, quand l'arbre tourne, avec un orifice d'aspiration et un orifice de refoulement ménagés dans le corps borgne.
- Le dispositif selon l'invention comprend une chambre d'alimentation, reliée à l'orifice d'aspiration et dans laquelle est logé le corps borgne, tandis qu'un joint d'étanchéité est monté entre l'arbre rotatif et une paroi fixe de la chambre d'alimentation, et que l'orifice de refoulement est relié à une tubulure aboutissant à l'extérieur de celle-ci.
- La durée de vie du joint est ainsi améliorée du fait qu'il n'est soumis qu'à la faible charge du liquide de la chambre d'alimentation et qu'il n'a pas à supporter de contraintes dues au glissement alterné du corps sur l'arbre tournant. De plus, l'immersion du corps vibrant dans la chambre permet de larges tolérances de fabrication notamment pour le corps puisque la fuite du liquide entre le corps et l'arbre n'est plus une gêne et contribue à la lubrification du palier corpsarbre.
- De préférence la chambre d'alimentation est montée sur l'arbre moteur sous forme de sous- ensemble d'alimentation incluant le corps borgne et un dispositif de dégazage. Ce dernier peut avantageusement comprendre un tube rigide ou flexible reliant l'orifice d'aspiration du corps borgne à l'espace intérieur de la chambre, le tube présentant un orifice de puisage de liquide et à un niveau supérieur une ouverture permettant l'élimination progressive des bulles d'air parvenant à la chambre.
- Ce dispositif de dégazage constitue un autre aspect important de la présente invention.
- Dans le cas particulier de l'alimentation d'un brûleur en combustible, la chambre peut être formée d'une pièce avec un flasque ou avec l'enveloppe du moteur ou du ventilateur. Elle peut bien entendu être engagée avec le joint d'étanchéité sur l'arbre moteur pour être fixée de manière amovible au flasque ou à l'enveloppe. Dans les deux cas, il est souhaitable de prévoir un accès à l'intérieur de la chambre.
- Le corps de pompe peut être immobilisé en rotation par le flexiblé de refoulement reliant l'orifice de refoulement du corps à un raccord de sortie de la chambre et/ou par un flexible d'aspiration reliant l'orifice d'aspiration du corps à l'espace intérieur de la chambre; le flexible d'aspiration peut bien sûr constituer le tube de dégazage envisagé précédemment. La conception du dispositif d'alimentation se trouve de la sorte simplifiée.
- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 représente schématiquement une coupe axiale d'un brûleur équipé du dispositif d'alimentation conforme à l'invention;
- - la figure 2 montre une coupe schématique agrandie du dispositif de la figure 1 ;
- - la figure 3 représente le dispositif en coupe transversale selon le plan III-III de la figure 2, et
- - la figure 4 représente en vue agrandie les éléments de la pompe des figures 2 et 3.
- On voit sur la figure 1 un brûleur 10 comprenant un dispositif d'alimentation 11 en combustible liquide, un ventilateur 12 de type connu à enveloppe extérieure 13, une tête de combustion 14 et des organes de régulation et de commande 15.
- Un moteur électrique d'axe X-X dont seul a été indiqué l'arbre 16 et son palier à billes 13A permet d'actionner le ventilateur 12 et une pompe 17 du dispositif d'alimentation 11.
- Comme le montrent mieux les figures 2 et 3, le dispositif 11 présente une chambre à combustible 18 et un corps borgne 19 monté à glissement sur l'extrémité de l'arbre 16. Le corps 19 peut être immobilisé en rotation par coopération d'un tenon et d'une mortaise complémentaire prévus sur le corps et sur une partie fixe de la chambre 18; il est cependant de préférence empêché de tourner par des flexibles de raccordement et par un ressort de rappel qui seront décrits plus loin.
- Le corps 19 est déplaçable sur l'arbre 16 selon une translation alternée de faible amplitude grâce à un mécanisme à came constitué soit par une collerette à came ménagée sur l'arbre, soit par une came usinée en bout d'arbre et coopérant avec une butée excentrée prévue à l'intérieur du corps. De telles dispositions ont été décrites dans le brevet FR 2 448 054.
- Cependant dans le mode de réalisation préférentiel de la présente invention, on prévoit (figure 4) une butée usinée en bout d'arbre 16A, qui coopère avec une surface de came inclinée 19A prévue intérieurement au fond du corps borgne 19, lors de son moulage en matière synthétique.
- De la sorte, on peut adapter très simplement le débit de la pompe par échange du corps borgne 19, l'arbre 16 demeurant le même.
- Lorsque l'arbre moteur 16 tourne, le mécanisme à came produit le va et vient du corps borgne 19 sur l'arbre en coopération avec un faible ressort de rappel 20 interposé entre le corps et une paroi fixe 18A de la chambre d'alimentation.
- Le corps borgne 19 présente (figure 3) un orifice d'aspiration 21 et un orifice de refoulement 22 sensiblement opposés; ces orifices sont mis alternativement en liaison lors de la rotation de l'arbre avec une lumière 23 de l'arbre elle-même ouverte sur une cavité de pompage 24 de volume cycliquement variable, ménagée entre le corps et l'arbre.
- Selon l'invention, le corps borgne 19 est logé dans la chambre d'alimentation 18 et son orifice d'aspiration 21 communique avec le volume de liquide contenu dans la chambre dans les conditions normales de pompage tandis qu'un joint d'étanchéité (joint torique 25 et/ou joint à lèvre 25A) est disposé entre l'arbre rotatif 16 et une paroi fixe 26 de la chambre d'alimentation. On comprendra aisément que le joint 25 ne supporte que les contraintes dues à la rotation de l'arbre, ainsi que la faible pression du liquide dans la chambre. De plus, le corps 19 peut désormais être fabriqué avec une large tolérance puisque les fuites de liquide reviennent à la chambre tout en lubrifiant le palier; enfin, le ressort 20 peut être allégé par suite de la réduction du poids du corps débarrassé du point, la butée 17A (figure 4) du ressort pouvant donc également être allégée.
- Un tube flexible 27 situé dans la chambre 18 est relié à l'embout d'aspiration 21. Il présente une ouverture 29 à son extrémité libre. Un orifice calibré de puisage 28 est prévu dans le tube 27 ou mieux dans l'embout d'aspiration 21. Le niveau normal de liquide dans la chambre est désigné par hl. L'ouverture 29 se situe plus haut que l'orifice calibré 28, et plus haut que le niveau hl. La chambre 18 présente un raccord d'entrée 30, muni d'un filtre 30A. dont l'ouverture est au-dessus du niveau de la pompe.
- Un tube au moins en partie flexible 31 est relié d'une part à l'orifice de refoulement 22 du corps borgne, d'autre part à un raccord de sortie 32 de la chambre 18.
- Il convient de remarquer que les flexibles 27, 31, concourent à immobiliser en rotation le corps borgne 19 tout en autorisant son coulissement alterné de faible amplitude sur l'arbre. Les flexibles sont par exemple en appui contre la paroi intérieure de la chambre d'alimentation. On notera que la rupture de l'un des flexibles n'a pas pour effet de fuite externe du liquide.
- Le dispositif d'alimentation avec dégazage décrit fonctionne de la manière suivante:
- En régime établi et lorsqu'il n'y a pas d'arrivée d'air au raccord d'entrée 30, la pompe volumétrique 17 assure le même débit de liquide d au raccord 30, à l'orifice calibré de puisage 28, à l'orifice d'aspiration 21; l'orifice 28 est calibré de sorte que le niveau du liquide dans la chambre se stabilise à la hauteur h, assurant une charge suffisante pour faire passer le débit.
- Lorsqu'une certaine quantité d'air arrive brusquement au raccord 30, le niveau du liquide baisse jusqu'à un niveau h2 indiqué en tirets sur la figure 2 ce niveau étant insuffisant pour assurer le débit d à l'orifice 28. Le débit à l'orifice d'aspiration 21 étant inchangé, la compensation volumétrique s'effectue par aspiration d'air par l'ouverture 29 et le tube 27. L'air est dès lors associé au liquide sous forme de microbulles aspirées à l'orifice 21 à chaque cycle de pompage. Le volume compris entre l'orifice calibré 28 et la lumière 23 est inférieur à la cylindrée de la pompe et assure ainsi une parfaite régularité.
- L'excès d'air dans la chambre d'alimentation 18 est alors progressivement annulé par envoi de microbulles d'air avec le combustible, vers le brûleur, et ce sans provoquer l'extinction intempestive de celui-ci. Comme précédemment indiqué, ce dispositif de dégazage peut être utilisé avec une pompe 17 différente de celle décrite plus haut, immergée ou non.
- Par ailleurs, on constate que la présence du joint d'étanchéité 25 dans une paroi fixe 26 de la chambre 18 permet d'assurer un mouillage constant de la pompe 17. Le corps borgne 19 constitue (le cas échéant avec le flexible 27 et le flexible 31) un composant interchangeable autorisant un changement de débit. En effet, pour changer le débit il suffira de remplacer un composant muni d'un corps 19 à cavité 24 et à orifice calibré 28 par un composant à cavité, surface de came inclinée et orifice calibré dimensionnés différemment. Cela peut se faire aisément après ouverture du couvercle 18A de la chambre 18.
Claims (9)
caractérisé par le fait qu'il comprend une chambre d'alimentation (18), reliée à l'orifice d'aspiration (21), et dans laquelle est logé le corps borgne (19), tandis qu'un joint d'étanchéité (25) est monté entre l'arbre rotatif et une paroi fixe (26) de la chambre d'alimentation, et que l'orifice de refoulement (22) est relié à une tubulure (31, 32) aboutissant à l'extérieur de la chambre d'alimentation.
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