FR2769054A1 - Pompe a jet comprenant un gicleur de section variable - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne une pompe à jet, notamment pour le transfert de carburant dans un réservoir de carburant de véhicule automobile, caractérisée par le fait qu'elle comprend un gicleur principal (20), et un noyau (30) monté à déplacement en regard de la buse de sortie du gicleur principal (20) et en aval de celle-ci.

Description

La présente invention concerne le domaine des pompes à jet.
La présente invention trouve notamment, mais non exclusivement, application dans le domaine des réservoirs de carburant de véhicules automobiles.
Plus précisément encore la présente invention peut trouver application dans le transfert de carburant entre différentes poches pour réservoirs de carburant multipoches, ou pour le remplissage d'un bol de réserve dans lequel puise une pompe de carburant ou tout autre dispositif d'alimentation de carburant.
Des exemples de dispositifs d'aspiration de carburant à base de pompe à jet sont illustrés dans les documents DE-A-3 915 185, DE-A-3 612 194 ou DE-A-2 602 234.
Bien qu'ayant déjà rendu de grands services, les dispositifs d'aspiration à base de pompe à jet connus ne donnent cependant pas toujours satisfaction.
En particulier il a été constaté que le débit injecté dans la pompe à jet, correspondant à un retour de carburant en provenance du moteur, ou encore à une dérivation de carburant prélevée en sortie de pompe, présente parfois des fluctuations de pression et/ou de débits importantes de sorte qu'il est difficile d'adapter les caractéristiques de la pompe à jet, et notamment d'éviter l'apparition de contre-pressions importantes, en entrée de la pompe à jet, si la section du gicleur de sortie est trop étroite pour le débit et/ou pression injecté.
Diverses propositions ont été formulées pour tenter d'éliminer cet inconvénient.
Ainsi on a par exemple proposé dans le document
DE-A-4 201 037 de disposer à l'intérieur du gicleur, en amont de la buse de sortie de celui-ci, un noyau plongeur porté par une membrane sollicitée par ressort, de sorte que le noyau plongeur recule en cas d'augmentation de pression pour augmenter la section libre de la buse du gicleur. Selon une variante, le document DE-A-4 201 037 propose de réaliser le corps même du gicleur sous forme d'un élément déformable par rapport à un noyau plongeur fixe pour adapter là encore la section de sortie de la buse à la pression injectée.
La Demanderesse a elle-même proposé dans sa demande de brevet français NO 96 11739 déposée le 26
Septembre 1996 une pompe à jet dans laquelle le gicleur qui reçoit le débit injecté est formé d'une buse composée de plusieurs lèvres en matériau élastique adaptées de sorte que la buse présente une section variable selon la pression et le débit injecté.
D'autres solutions connues consistent à disposer, en amont du gicleur ou de l'entrée de débit injecté de la pompe à jet, un clapet de décharge susceptible de s'ouvrir lorsque la pression injectée dépasse un seuil de tarage du clapet. Ces solutions présentent cependant l'inconvénient de perdre une partie du fluide, en dérive par le clapet, de sorte que cette partie de fluide n'est pas injectée dans le gicleur.
La présente invention a maintenant pour but de proposer une nouvelle pompe à jet perfectionnée.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à une pompe à jet comprenant un gicleur et un noyau monté à déplacement en regard de la buse de sortie du gicleur et en aval de celle-ci. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, le noyau possède une section droite croissante en éloignement de la buse de sortie du gicleur.
Selon une variante de réalisation conforme à la présente invention, le noyau est muni d'un canal longitudinal traversant formant un gicleur auxiliaire. Le fonctionnement de cette variante de réalisation sera décrit par la suite.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe
longitudinale d'une pompe à jet conforme à un mode de
réalisation de la présente invention, - les figures 2 et 3 représentent des vues schématiques
en coupe transversale de la même pompe selon des plans
de coupe référencés II et III sur la figure 1, - la figure 4 représente une vue de la même pompe en
position ouverte du gicleur, - la figure 5 représente une vue en coupe longitudinale
d'une pompe conforme à une variante de réalisation de
la présente invention, en position fermée, - les figures 6 à 9 représentent quatre variantes de
réalisation d'une extrémité de gicleur conforme à la
présente invention, - la figure 10 représente une vue schématique en coupe
longitudinale d'une pompe à jet conforme à une
variante de réalisation de la présente invention, - les figures 11 et 12 représentent la même variante
pour deux débits différents injectés dans la pompe, et - les figures 13 et 14 représentent des vues en coupe
longitudinale de deux autres variantes de réalisation
conformes à la présente invention.
On aperçoit sur la figure 1 annexée une pompe à jet conforme à la présente invention comprenant un boîtier cylindre 10 centré sur un axe longitudinal O-O.
Ce boîtier 10 définit une entrée de commande 12 recevant le débit injecté, à une première extrémité axiale.
La sortie axiale 14 de la pompe est définie à ltextrémité axiale opposée.
Le boîtier 10 possède en outre une entrée auxiliaire d'aspiration 16 qui communique latéralement avec le canal interne 18 du boîtier 10.
Cette entrée auxiliaire d'aspiration 16 est disposée à proximité de l'entrée de commande 12. Elle peut être formée d'une tubulure inclinée par rapport à l'axe O-O du boîtier, par exemple d'un angle compris entre 100 et 900.
Le boîtier 10 possède au niveau de l'entrée 12 un gicleur 20. Par la suite ce gicleur 20 sera dénommé gicleur principal . I1 peut s'agir d'un gicleur rapporté sur l'entrée 12 comme illustré sur la figure 1, ou encore d'un gicleur intégré par fabrication au boîtier 10 ou à un tronçon du boîtier 10. Bien entendu, une étanchéité doit être définie entre l'entrée du gicleur 20 et l'entrée 12 du boîtier 10.
Plus précisément encore, selon le mode de réalisation préférentiel illustré sur les figures annexées, le gicleur 20 est composé de deux tronçons 22, 24 juxtaposés axialement.
Le premier tronçon 22 dans le sens d'écoulement est de préférence de forme tronconique convergente. Le demi angle au sommet de ce tronçon 22 est de préférence compris entre 100 et 800.
Le second tronçon 24 du gicleur 20 est de préférence cylindrique de révolution et de section constante. L'extrémité extérieure libre 240 de ce tronçon 24 est de préférence légèrement arrondie. On décrira par la suite en regard des figures 6 à 9 différents modes de réalisation d'une telle extrémité de gicleur.
Sur la longueur axiale du gicleur 20, la section droite du tronçon 180 du canal 18 formée dans le boîtier 10 est de préférence cylindrique de révolution et de dimension constante.
Comme indiqué précédemment, dans le cadre de la présente invention, un noyau 30 est disposé en regard de la buse de sortie du gicleur 20, en étant guidé à translation, selon l'axe O-O, contre la sollicitation d'un ressort 40.
Le noyau 30 peut être guidé selon l'axe O-O par de nombreux moyens appropriés.
De préférence, le noyau 30 est muni d'un canal borgne interne central 32 débouchant sur son extrémité arrière opposée au gicleur 20. Par ailleurs, le noyau 30 est engagé, par ce canal 32, sur une tige 50 centrée dans le canal 18 et reliée au boîtier 10. A titre d'exemple non limitatif, cette tige 50 peut ainsi être supportée sur la surface interne du boîtier 10, dans le canal de celui-ci, par trois ailettes 52 équi-réparties à 1200 autour de l'axe 0-0.
Cette tige 50 présente sur l'essentiel de sa longueur une section cylindrique de dimension constante complémentaire de la section droite du canal 32 formée dans le noyau 30. Cependant, la tige 50 possède de préférence un tronçon arrière 54 tronconique effilé ou convergent en éloignement du gicleur 20.
La face avant 56 de la tige 50 est de préférence plane et orthogonale à l'axe O-O. Par contre, la face arrière 58 de la tige 50 est de préférence arrondie ou conique.
Les ailettes 52 se raccordent sur la partie cylindrique de la tige 50, immédiatement en amont de la zone de transition vers le tronçon effilé 54.
Le noyau 30 possède quant à lui une enveloppe extérieure généralement cylindrique de révolution et de section constante.
Le noyau 30 possède cependant un tronçon avant tronconique 34 terminé par une extrémité avant généralement en hémisphère ou en ogive 36. Le noyau 30 possède également un tronçon arrière 38 tronconique.
Le ressort 40 est avantageusement un ressort de compression hélicoïdal disposé dans le canal 32 du noyau 30 entre la face avant 56 de la tige 50 et le fond du canal 32.
Ainsi l'Homme de l'art comprendra aisément que le ressort 40 sollicite le noyau 30 en appui contre la buse de sortie du gicleur 20, plus précisément contre la surface arrière 240 du tronçon 24 ou sur une génératrice de contact de celle-ci.
Le noyau 30 repose ainsi de préférence contre l'extrémité libre 240 du tronçon 24, sous forme d'une zone limitée sensiblement à une arête circulaire ou sur une génératrice de contact définie au niveau de la zone de transition entre le tronçon tronconique 34 divergent et l'extrémité avant en hémisphère 36.
En aval du tronçon initial 180 de section droite constante dont la longueur coïncide avec la longueur du gicleur 20, le canal 18 formé dans le boîtier 10 peut posséder un tronçon 181 convergent vers la sortie 14, lui-même suivi d'un tronçon 182 de section droite cylindrique constante.
La longueur du tronçon 181 convergent est avantageusement égale à la longueur du tronçon divergent 34 du noyau 30.
Enfin, comme on le voit à l'examen des figures 1 et 3, le noyau 30 est avantageusement guidé selon l'axe
O-O, au niveau de son tronçon cylindrique de révolution, par des gaudrons de guidage 17, par exemple trois gaudrons de guidage équi-répartis à 1200. Ceux-ci sont de préférence disposés dans le prolongement des ailettes 52
Il est important de noter que dans le cadre de la présente invention la zone de contact définie entre l'extrémité avant du noyau 30 et la buse de sortie du gicleur 20 présente une amplitude limitée.
On a illustré sur la figure 6 une première variante de réalisation d'extrémité 240 de gicleur 20.
Selon cette première variante, la surface interne 202 et la surface externe 204 du tronçon 24 du gicleur 20 sont cylindriques de révolution autour de l'axe O-O, et l'extrémité 240 du gicleur 20 est formée d'une calotte 208 torique, c'est à dire délimitée en section droite par un secteur circulaire, qui se raccorde tangentiellement sur la surface externe 204 et qui rejoint la surface interne 202 au niveau d'une arête circulaire 206, laquelle arête 206 définit le contact au repos avec le noyau 30. L'angle défini entre la calotte torique 208 et la surface interne 202, au niveau de la liaison entre celles-ci peut faire l'objet de diverses variantes. Il est typiquement de l'ordre de 900.
Le deuxième mode de réalisation de l'extrémité 240 de gicleur 20 illustré sur la figure 7 se distingue de celui illustré sur la figure 6 et précédemment décrit, par le fait que la calotte torique 208 ne se raccorde pas sur la surface interne 202 sous forme d'une arête 206 circulaire, mais se raccorde tangentiellement sur une seconde surface torique 210, radialement interne, qui elle même se raccorde tangentiellement sur la surface interne 202. Le contact au repos entre le noyau 30 et la buse 20 est ainsi défini au niveau de cette surface torique 210. La seconde surface torique 210, radialement interne, a un rayon de courbure inférieure à celui de la surface torique 208 radialement externe. De .façon typique, mais non limitative, le rayon de la surface torique 208 radialement externe est de l'ordre de 1 à 2 mm, tandis que le rayon de la surface torique 210 radialement interne est de l'ordre de 0,05 à 0,5 mm.
On a illustré sur la figure 8 une troisième variante de réalisation selon laquelle une surface plane en couronne 212, ou le cas échéant de forme tronconique, est intercalée entre les deux surfaces toriques 208 et 212.
Enfin on a illustré sur la figure 9 une quatrième variante de réalisation qui se distingue de celle illustrée sur la figure 8 par le fait que la surface torique 208 radialement externe est remplacée par un chanfrein ou surface tronconique 214.
Bien entendu l'extrémité 240 du gicleur 20 peut faire l'objet de nombreuses autres variantes de réalisation.
Ainsi on peut envisager de raccorder directement le chanfrein 214 sur la surface torique radialement interne 210. Ou encore on peut remplacer la surface torique 208 par une surface annulaire dont la génératrice en section droite possède un rayon progressivement croissant vers l'extérieur.
L'architecture de pompe à jet conforme à la présente invention permet d'éviter tout clapet de décharge en amont du gicleur 20. Ainsi, la présente invention évite toute perte du débit retour, sous forme de décharge externe, de sorte que le débit injecté Qi est en permanence égal au débit de retour.
Pour les plus faibles débits injectés, la section d'éjection, c'est-à-dire la section libre du gicleur 20 est réduite et permet d'augmenter la puissance transmise à la pompe à jet par une pression d'injection Pi élevée.
Pour des débits de retour élevés, le noyau 30 recule par compression du ressort 40, par rapport au gicleur 20 ce qui permet d'augmenter la section de passage en sortie du gicleur et de limiter la contrepression en amont du gicleur 20 à un niveau acceptable.
L'utilisation d'un noyau Venturi 30 translatant en aval du gicleur 20 permet ainsi de garantir une efficacité de pompe à jet optimale pour les plus faibles débits injectés Qi (par réduction du diamètre de gicleur 20 et augmentation de la vitesse d'injection).
L'écoulement du débit en sortie du gicleur 20 s'effectue sous forme d'un film conique canalisé par le convergent vers le mélangeur annulaire.
A titre d'exemple non limitatif, l'angle de conicité du tronçon 34 du noyau est de l'ordre de 80, du tronçon 38 du noyau est de l'ordre de 90, du tronçon 181 du canal 18 est de l'ordre de 5 et du tronçon 54 de la tige 50 est de l'ordre de 60.
On a illustré sur la figure 5 annexée une variante de réalisation qui ne sera pas décrite dans les détails, et qui se distingue essentiellement du mode de réalisation précédemment décrit par le fait que l'élément de noyau 30 sollicité par le ressort 40 en regard de la buse de sortie du gicleur 20, et en aval de celui-ci, est guidé à translation selon l'axe O-O, par la tige 50 liée au boîtier 10, non pas à l'extérieur de cette tige, mais à l'intérieur de celle-ci, plus précisément dans un canal borgne 51 qui débouche sur la surface avant de cette tige 50.
On va maintenant décrire la variante de réalisation illustrée sur les figures 10 à 12 annexées.
Cette variante se distingue essentiellement de celles précédemment décrites, par le fait que selon les figures 10 à 12, le noyau 30 est muni d'un canal longitudinal traversant 300. Celui-ci forme un gicleur auxiliaire dont le fonctionnement sera décrit par la suite.
La géométrie de ce canal 300 peut faire l'objet de diverses variantes.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 10 à 12, le canal 300 est formé de trois tronçons successifs, 302, 304, 306, qui se succèdent à partir du gicleur 20, vers la sortie de la pompe.
Le premier tronçon 302 est cylindrique de révolution et de section constante. Il s'étend typiquement sur les 4/5 de la longueur du noyau 30.
Le second tronçon 304 est convergent en direction de la sortie de la pompe.
Le troisième tronçon 306 est cylindrique de révolution et de section au moins sensiblement constante.
Typiquement le diamètre de sortie du canal 300, soit le diamètre de sortie du tronçon 306 (qui fait gicleur auxiliaire) est compris entre 0,4 et lmm.
Comme décrit précédemment pour les modes de réalisation illustrés sur les figures 1 à 9, le noyau 30 est guidé à translation en regard de la sortie du gicleur 20 et sollicité vers cette sortie par un ressort 40.
Le noyau 30 peut être guidé à translation par tous moyens appropriés. Selon le mode de réalisation non limitatif illustré sur les figures 10 à 12, il est prévu à cet effet sur la surface interne du boîtier 10, des ailettes longitudinales 310, par exemple trois ailettes 310 réparties à 1200, qui définissent en combinaison un volume interne libre complémentaire de l'enveloppe externe du noyau 30. En variante on peut rendre les ailettes 310 solidaires du noyau 30.
Bien entendu selon cette variante il est important d'utiliser des moyens de guidage qui ne perturbent ni le fonctionnement du gicleur auxiliaire 300 ni le flux susceptible de s'écouler entre la sortie du gicleur 20 et la surface externe du noyau 30, et par conséquent qui n'obturent pas ceux-ci.
Le ressort 40 peut prendre diverses configurations.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures 10 à 12, il est formé d'un ressort spiral qui prend appui d'une part sur un décrochement du noyau 30, d'autre part sur l'extrémité amont d'ailettes 110 solidaires de la paroi interne du boîtier 10, par exemple trois ailettes 110 réparties à 1200.
Les dispositions illustrées sur les figures 10 à 12 permettent d'augmenter les performances d'aspiration de la pompe à jet annulaire à très faible débit injecté (typiquement pour des débits inférieurs à 20 l/h) tout en limitant la contre-pression (ou pression d'injection) à débit retour maximal.
Lorsque le débit dans l'entrée 12 est nul, il en est de même pour le débit dans l'entrée d'aspiration 16, et pour le débit à la sortie 14 (voir figure 10). Dans ce cas le noyau 30 repose sur l'extrémité du gicleur 20.
Lorsque le débit Qi injecté dans l'entrée 12 est faible, la contre-pression Pi demeure en deçà du seuil de pression d'ouverture Ps du noyau 30 (fonction du tarage du ressort de compression 40) , ce qui localise l'injection à travers le gicleur auxiliaire formé par le canal longitudinal 300 du noyau 30 (voir figure 11).
L'effet Venturi est alors réalisé de façon classique et le débit transféré est collecté à travers le tube mélangeur situé en aval du noyau 30.
Lorsque le débit Qi injecté dans l'entrée 12 augmente, la contre-pression passe au dessus du seuil de pression Ps et le noyau 30 recule progressivement par déformation du ressort 40, libérant une section de passage annulaire entre le noyau 30 et le gicleur 20, comme on l'a décrit précédemment en regard des figures 1 à 9. Cette décharge permet de limiter l'augmentation de pression au dessus de Ps pour les forts débits injectés
Qi, tout en garantissant un effet Venturi secondaire en sortie du gicleur 300, ce qui contribue à l'augmentation du débit Qa aspiré à travers l'entrée 16, après recul du noyau 30 (voir figure 12).
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particulier qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.
On notera en particulier que l'on peut obtenir une pompe à jet annulaire simple flux, suivant l'architecture illustrée sur les figures 10 à 12, en obstruant le canal 300 formé dans le noyau 30.
On a ainsi illustré sur la figure 14, une variante de réalisation à double flux dans laquelle le noyau 30 muni d'un canal longitudinal traversant 300, repose sur la sortie du gicleur 20 par l'intermédiaire d'une surface d'appui de géométrie hémisphérique ou semitoroïdale (alors que la surface d'appui du noyau 30 est globalement tronconique selon les figures 10 à 12) ; et sur la figure 13, une variante de réalisation qui ne se distingue de la figure 14 que par le fait que le canal 300 est obstrué. Ainsi le mode de réalisation de la figure 13 correspond à un simple flux. Dans les deux cas des figures 13 et 14, le noyau 30 est guidé par des ailettes 310 comme décrit en regard des figures 10 à 12 et le ressort 40 prend appui entre le noyau 30 et des ailettes 110 solidaires du boîtier 10.

Claims (14)

    REVENDICATIONS 1. Pompe à jet, notamment pour le transfert de carburant dans un réservoir de carburant de véhicule automobile, caractérisée par le fait qu'elle comprend un gicleur principal (20), et un noyau (30) monté à déplacement en regard de la buse de sortie du gicleur principal (20) et en aval de celle-ci.
  1. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisé par le
    fait que le noyau (30) possède une section droite
    croissante en éloignement de la buse de sortie du
    gicleur principal (20).
  2. 3. Pompe selon l'une des revendications 1 ou 2,
    caractérisée par le fait que le noyau (30) est muni
    d'un canal longitudinal traversant (300) formant un
    gicleur auxiliaire (306).
  3. 4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée par le
    fait que le diamètre de sortie du canal traversant
    (300) est compris entre 0,4 et lmm.
  4. 5. Pompe selon l'une des revendications 1 à 4,
    caractérisée par le fait que le noyau (30) est en
    contact. au repos contre la buse de sortie du gicleur
    principal (20).
  5. 6. Pompe selon lune des revendications 1 à 5,
    caractérisée par le fait que le gicleur principal
    (20) possède un tronçon convergent (22) suivi d'un
    tronçon de section constante (24).
  6. 7. Pompe selon l'une des revendications l à 6,
    caractérisée par le fait que le demi angle au sommet
    du gicleur principal (20) est compris entre 10 et
    800.
  7. 8. Pompe selon l'une des revendications 1 à 7,
    caractérisée par le fait que l'extrémité de la buse de
    sortie du gicleur principal (20) est globalement
    arrondie.
  8. 9. Pompe selon l'une des revendications 1 à 8,
    caractérisée par le fait que le noyau (30) possède un
    tronçon avant globalement tronconique (34) terminé par
    une extrémité avant en forme générale d'hémisphère ou
    d'ogive (36).
    10.Pompe selon la revendication 9, caractérisée par le
    fait que l'angle de conicité du tronçon avant du noyau
    (30) est de l'ordre de 80. ll.Pompe selon l'une des revendications 1 à 10,
    caractérisée par le fait que le noyau (30) possède une
    enveloppe générale cylindrique de section constante.
    12.Pompe selon l'une des revendications 1 à 11,
    caractérisée par le fait que le noyau (30) possède un
    tronçon arrière (38) convergent en éloignement du
    gicleur principal (20).
  9. 13.Pompe selon l'une des revendications 1 à 12,
    caractérisée par le fait qu'elle comprend un ressort
    (40) intercalé entre l'extrémité avant d'un support
    (50) et le noyau (30).
  10. 14.Pompe selon l'une des revendications 1 à 13,
    caractérisée par le fait que le noyau est guidé par
    des moyens support liés à la paroi interne du boîtier
    (10) par des ailettes radiales (52).
    15.Pompe selon l'une des revendications 1 à 14,
    caractérisée par le fait que le boîtier (10) de-pompe
    définit un canal interne possédant un tronçon (181)
    convergent dans le sens d'écoulement, en regard du
    tronçon divergent du noyau (30).
  11. 16.Pompe selon la revendication 15, caractérisée par le
    fait que la longueur du tronçon convergent du canal
    (18) formé dans le boîtier (10) est de l'ordre de
    grandeur de la longueur du tronçon divergent (34)
    formé sur le noyau (30).
    17.Pompe selon l'une des revendications 1 à 16,
    caractérisée par le fait que le noyau (30) est guidé à
    l'intérieur du canal (18) du boîtier (10) par des
    gaudrons radiaux (17) liés à la surface interne de ce
    canal (18).
    18.Pompe selon l'une des revendications 1 à 17,
    caractérisée par le fait que le contact défini entre
    le noyau (30) et la buse de sortie (24) du gicleur
    principal (20) est formé d'une arête circulaire
    (206).
    19.Pompe selon l'une des revendications 1 à 17,
    caractérisée par le fait que le contact défini entre
    le noyau (30) et la buse de sortie (24) du gicleur
    principal (20) est formé au niveau d'une calotte
    globalement torique (210) de ladite buse de sortie.
  12. 20.Pompe selon la revendication 19, caractérisée par le
    fait que le rayon de ladite calotte globalement
    torique (210) est compris entre 0,05 et 0,5 mm.
  13. 21.Pompe selon la revendication 3, caractérisée par le
    fait que le canal longitudinal (300) du noyau (30)
    possède un tronçon convergent (304).
  14. 22.Réservoir de carburant équipé d'une pompe à jet
    conforme à l'une des revendications 1 à 21.
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