FR3115333A1 - Piston for cryogenic fluid pump - Google Patents
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Abstract
Titre : Piston pour pompe de fluide cryogénique L’invention concerne un piston (600) d’une pompe, comprenant :- au moins deux disques (603) superposés l’un sur l’autre, chaque disque (603) présentant une face supérieure (604) et une face inférieure (605) opposée à la face supérieure (604) ;- un joint annulaire continu (606), logé entre les deux disques (603),caractérisé en ce que chaque disque (603) présente, en son centre, un trou débouchant sur la face inférieure (605) et en ce que l’un au moins des disques (603) présente, en son centre, une saillie s’étendant depuis la face supérieure (604) et venant coopérer avec le trou de l’autre des disques (603) de sorte que le joint annulaire continu (606) soit serré entre les disques (603). Figure pour l’abrégé : Fig. 4Title: Piston for cryogenic fluid pump The invention relates to a piston (600) of a pump, comprising:- at least two discs (603) superimposed on each other, each disc (603) having an upper face (604) and a lower face (605) opposite the upper face (604);- a continuous annular seal (606), housed between the two discs (603), characterized in that each disc (603) has, in its center, a hole emerging on the lower face (605) and in that at least one of the discs (603) has, in its center, a projection extending from the upper face (604) and cooperating with the hole on the other of the discs (603) so that the continuous ring seal (606) is clamped between the discs (603). Figure for abstract: Fig. 4
Description
Le domaine de l’invention est celui de la conception et de la fabrication des dispositifs de pompage de fluide.The field of the invention is that of the design and manufacture of fluid pumping devices.
Plus précisément, l’invention concerne un piston pour une pompe de fluide cryogénique.More specifically, the invention relates to a piston for a cryogenic fluid pump.
Les fluides cryogéniques sont des fluides, généralement des gaz, stockés à l’état liquide, qui sont pompés pour être déplacés d’un réservoir à un autre.Cryogenic fluids are fluids, usually gases, stored in a liquid state, which are pumped to be moved from one tank to another.
Pour cela des pompes sont utilisées.For this pumps are used.
Classiquement les pompes comprennent un corps de pompe définissant une chambre fluidique, le corps de pompe présentant une entrée pour aspirer le fluide dans le corps de pompe, et une sortie pour éjecter le fluide hors du corps de pompe.Conventionally, pumps comprise a pump body defining a fluid chamber, the pump body having an inlet for sucking the fluid into the pump body, and an outlet for ejecting the fluid from the pump body.
L’aspiration et l’éjection du fluide sont réalisés par l’intermédiaire d’un piston mobile à l’intérieur du corps de pompe.Suction and ejection of the fluid are carried out by means of a movable piston inside the pump body.
Plus particulièrement, le piston comprend une tête dont la périphérie radiale est en contact avec l’intérieur de la chambre fluidique pour définir alternativement un volume d’aspiration et un volume d’éjection de fluide à l’intérieur du corps fluidique.More particularly, the piston comprises a head, the radial periphery of which is in contact with the interior of the fluidic chamber to alternately define an aspiration volume and an ejection volume of fluid inside the fluidic body.
Les fluides cryogéniques, par leurs caractéristiques intrinsèques, ont un impact sur les éléments d’une pompe lors de leur circulation dans la pompe.Cryogenic fluids, by their intrinsic characteristics, have an impact on the elements of a pump during their circulation in the pump.
Notamment, les pièces de la pompe, et plus précisément, la tête du piston peut se rétracter si bien que sa périphérie radiale n’est plus en contact avec l’intérieur de la chambre fluidique, ce qui crée alors des fuites de fluide hors du volume variable, à l’intérieur du corps de pompe.In particular, the parts of the pump, and more precisely, the head of the piston can retract so that its radial periphery is no longer in contact with the interior of the fluidic chamber, which then creates leaks of fluid out of the variable volume, inside the pump body.
Dans le cas d’un fluide inflammable ou dont la détente peut provoquer sa combustion, il existe des risques d’incendie voire d’explosion de la pompe.In the case of a flammable fluid or the expansion of which can cause it to burn, there is a risk of fire or even explosion of the pump.
Pour pallier à cela, des têtes de pistons à étages ont été développées.To overcome this, stepped piston heads have been developed.
Ces têtes, comme cela est par exemple décrit dans le document de brevet publié sous le numéro FR 2 718 193, comprennent plusieurs disques assemblés les uns sur les autres au moyen d’une ou plusieurs vis, et qui définissent entre eux des logements annulaires dans lesquels sont disposés des joints toriques.These heads, as described for example in the patent document published under the number FR 2 718 193, comprise several discs assembled on top of each other by means of one or more screws, and which define between them annular housings in which are fitted with O-rings.
Ces têtes de pistons ne présentent toutefois pas les garanties nécessaires à la sécurité de pompage des fluides cryogéniques.However, these piston heads do not have the necessary guarantees for safe pumping of cryogenic fluids.
En effet, par leur rétraction au contact d’un fluide cryogénique les vis n’assurent plus le maintien en position des disques qui ménagent alors entre eux des espaces entre lesquels les joints toriques sont libres de se déplacer et dans lesquels le fluide cryogénique peut circuler et fuir.Indeed, by their retraction in contact with a cryogenic fluid, the screws no longer ensure the maintenance in position of the discs which then leave between them spaces between which the O-rings are free to move and in which the cryogenic fluid can circulate. and flee.
L’invention a notamment pour objectif de palier les inconvénients de l’art antérieur.The object of the invention is in particular to overcome the drawbacks of the prior art.
Plus précisément, l’invention a pour objectif de proposer une solution qui permette le pompage des fluides cryogéniques en toute sécurité.More specifically, the aim of the invention is to propose a solution which allows the pumping of cryogenic fluids in complete safety.
L’invention a également pour objectif de fournir une telle solution qui permette de compenser la dilatation différentielle des différents composants de la tête d’un piston.The invention also aims to provide such a solution which makes it possible to compensate for the differential expansion of the various components of the head of a piston.
L’invention a en outre pour objectif de fournir une telle solution qui soit simple de fabrication.The invention also aims to provide such a solution which is simple to manufacture.
Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l’invention qui a pour objet un piston d’une pompe, comprenant :
- au moins deux disques superposés l’un sur l’autre, chaque disque présentant une face supérieure et une face inférieure opposée à la face supérieure ;
- un joint annulaire continu, logé entre les deux disques,
caractérisé en ce que chaque disque présente, en son centre, un trou débouchant sur la face inférieure et en ce que l’un au moins des disques présente, en son centre, une saillie s’étendant depuis la face supérieure et venant coopérer avec le trou de l’autre des disques de sorte que le joint annulaire continu soit serré entre les disques.These objectives, as well as others which will appear subsequently, are achieved thanks to the invention which relates to a piston of a pump, comprising:
- At least two discs superimposed on each other, each disc having an upper face and a lower face opposite the upper face;
- a continuous annular seal, housed between the two discs,
characterized in that each disk has, in its center, a hole opening onto the lower face and in that at least one of the disks has, in its center, a projection extending from the upper face and cooperating with the hole in the other of the discs so that the continuous ring seal is tight between the discs.
Un tel agencement des disques, et notamment la coopération entre les trous et les saillies, permet de pouvoir obtenir un piston et notamment une tête de piston facile de montage qui assure une retenue sûre du joint.Such an arrangement of the discs, and in particular the cooperation between the holes and the projections, makes it possible to obtain a piston and in particular a piston head which is easy to assemble and which ensures secure retention of the seal.
En effet, le trou et la saillie de chaque disque étant centrés sur la face inférieure et sur la face supérieure respectivement, cela permet de pouvoir rendre la disposition des disques concentrique, de sorte à permettre une bonne étanchéité entre le piston et un corps de pompe dans lequel le piston est monté en translation.Indeed, the hole and the projection of each disc being centered on the lower face and on the upper face respectively, this makes it possible to make the arrangement of the discs concentric, so as to allow a good seal between the piston and a pump body. in which the piston is mounted in translation.
En d’autres termes, cela permet que, depuis un axe de translation du piston, l’extension radiale de chaque disque soit identique en tous points.In other words, this allows that, from a translation axis of the piston, the radial extension of each disc is identical at all points.
De préférence, le piston comprend au moins un troisième disque présentant :
- une face supérieure depuis laquelle s’étend une saillie;
- une face inférieure sur laquelle débouche un trou,
le troisième disque étant assemblé aux deux autres disques par coopération de sa saillie avec un trou libre des deux autres disques,
et en ce qu’il comprend également un deuxième joint annulaire continu intercalé entre la face supérieure du troisième disque et la face inférieure d’un des deux autres disques auquel il est assemblé .Preferably, the piston comprises at least one third disc having:
- an upper face from which extends a projection;
- an underside on which opens a hole,
the third disc being assembled to the two other discs by cooperation of its projection with a free hole of the two other discs,
and in that it also comprises a second continuous annular seal interposed between the upper face of the third disc and the lower face of one of the two other discs to which it is assembled.
Le troisième disque permet de pouvoir monter un deuxième joint annulaire sur le piston. Cela favorise alors l’étanchéité entre le piston et le corps de pompe dans lequel le piston est monté.The third disc makes it possible to mount a second annular seal on the piston. This then promotes sealing between the piston and the pump body in which the piston is mounted.
En outre, à l’instar des deux autres disques, le troisième disque peut être monté coaxialement aux deux autres disques, ce qui permet d’accroître la qualité de l’étanchéité entre le piston et le corps de pompe dans lequel le piston est monté.In addition, like the other two discs, the third disc can be mounted coaxially to the other two discs, which increases the quality of the seal between the piston and the pump body in which the piston is mounted. .
Avantageusement, le piston comprend une pièce de raccordement à une tige du piston, la pièce de raccordement présentant, en son centre un pion coopérant avec un trou libre de l’un des disques.Advantageously, the piston comprises a part for connecting to a rod of the piston, the connecting part having, in its center, a pin cooperating with a free hole of one of the discs.
La pièce de raccordement, grâce à sa saillie, peut ainsi être montée coaxialement aux disques du piston, ce qui permet d’offrir un bon guidage axial du piston dans le corps de pompe dans lequel il est monté.The connecting piece, thanks to its projection, can thus be mounted coaxially to the piston discs, which makes it possible to offer good axial guidance of the piston in the pump body in which it is mounted.
Cela participe alors à la bonne étanchéité entre le piston d’une part et le corps de pompe dans lequel le piston est monté d’autre part.This then contributes to the good seal between the piston on the one hand and the pump body in which the piston is mounted on the other.
Dans ce cas, la pièce de raccordements présente préférentiellement une portion de raccordement opposée au pion, la portion de raccordement présentant une forme sphérique destinée à être reçue dans une cavité sphérique de la tige du piston.In this case, the connection part preferably has a connection portion opposite the pin, the connection portion having a spherical shape intended to be received in a spherical cavity of the piston rod.
La forme sphérique permet, grâce à sa coopération avec la tige, de former une liaison rotule assurant ainsi de prendre en compte un éventuel désaxement de la tige et/ou de la tête du piston et donc de garantir l’étanchéité entre le piston le corps de pompe dans lequel le piston est monté.The spherical shape makes it possible, thanks to its cooperation with the rod, to form a ball joint connection thus ensuring that any misalignment of the rod and/or the piston head is taken into account and therefore to guarantee the seal between the piston and the body. pump in which the piston is mounted.
Selon un aspect avantageux, le ou chaque joint annulaire continu, présente une section longitudinale en forme de U, le U s’ouvrant selon une direction parallèle à un axe de révolution du joint annulaire continu.According to an advantageous aspect, the or each continuous annular seal has a U-shaped longitudinal section, the U opening in a direction parallel to an axis of revolution of the continuous annular seal.
La section en U permet au joint annulaire continu de se déformer aisément pour venir épouser la forme de la paroi interne du corps de pompe et ainsi assurer une étanchéité efficace entre le piston et le corps de pompe dans lequel le piston est monté.The U-shaped section allows the continuous annular seal to deform easily to match the shape of the internal wall of the pump body and thus ensure effective sealing between the piston and the pump body in which the piston is mounted.
De préférence, l’un au moins des disques présente, sur sa face supérieure, un épaulement dans lequel est reçu le joint annulaire continu.Preferably, at least one of the discs has, on its upper face, a shoulder in which the continuous annular seal is received.
L’épaulement permet de créer un logement dans lequel est reçu le joint annulaire continu. Cela participe à la bonne mise en position du joint entre deux disques, ce qui facilite alors la déformation élastique du joint pour assurer l’étanchéité entre le piston et le corps de pompe dans lequel le piston est monté en translation.The shoulder creates a housing in which the continuous ring seal is received. This contributes to the proper positioning of the seal between two discs, which then facilitates the elastic deformation of the seal to ensure sealing between the piston and the pump body in which the piston is mounted in translation.
Selon un mode de réalisation préféré, chaque trou présente un taraudage interne et chaque saillie présente un filetage externe, le filetage externe d’une saillie coopérant hélicoïdalement avec le taraudage interne d’un trou.According to a preferred embodiment, each hole has an internal thread and each projection has an external thread, the external thread of a projection cooperating helically with the internal thread of a hole.
Le taraudage interne et le filetage externe permettent, par coopération hélicoïdale, de faciliter l’assemblage des disques du piston les uns avec les autres.The internal thread and the external thread make it possible, by helical cooperation, to facilitate the assembly of the piston discs with each other.
En outre, par l’application d’un couple de serrage adéquat, il est possible de comprimer le joint annulaire continu entre deux disques sans pour autant limiter sa déformation, de sorte à ce que le joint annulaire continu puisse assurer l’étanchéité avec le corps de pompe dans lequel il est monté en translation.In addition, by applying an adequate tightening torque, it is possible to compress the continuous annular seal between two discs without limiting its deformation, so that the continuous annular seal can seal against the pump body in which it is mounted in translation.
Avantageusement, l’un des disques est un disque de tête destiné à être en contact du fluide à pomper, la face supérieure du disque de tête présentant une forme tronconique.Advantageously, one of the disks is a head disk intended to be in contact with the fluid to be pumped, the upper face of the head disk having a frustoconical shape.
Ainsi, en utilisant de l’invar pour réaliser les disques du piston, le piston ne subira que très peu les effets des températures négatives du fluide cryogénique pompé, permettant ainsi de conserver une bonne étanchéité entre le piston et le corps de pompe dans lequel le piston est monté en translation.Thus, by using invar to produce the piston discs, the piston will suffer very little from the effects of the negative temperatures of the cryogenic fluid pumped, thus making it possible to maintain a good seal between the piston and the pump body in which the piston is mounted in translation.
De préférence, chaque disque est réalisé en invar.Preferably, each disk is made of invar.
L’invar permet d’utiliser le piston dans une pompe pour fluide cryogénique notamment.The invar makes it possible to use the piston in a pump for cryogenic fluid in particular.
En effet, l’invar présente des caractéristiques mécaniques lui permettant de résister à ces températures très faibles, cela sans se déformer ou se fragiliser, ou quasiment.Indeed, invar has mechanical characteristics allowing it to withstand these very low temperatures, without deforming or weakening, or almost.
En variante, tout autre matériau présentant des caractéristiques structurelles et fonctionnelles proches ou identiques à celle de l’invar pourrait être utilisé.Alternatively, any other material with structural and functional characteristics close or identical to that of invar could be used.
Selon un autre aspect avantageux, le ou chaque joint annulaire continu est réalisé dans un matériau de la famille des polyimides.According to another advantageous aspect, the or each continuous annular gasket is made of a material from the polyimide family.
A l’instar de l’invar, les matériaux de la famille des polyimides, sont peu sensibles aux températures.Like invar, materials from the polyimide family are not very sensitive to temperature.
Ainsi, même en cas de très faible température, des joints en polyimide ne se déforment pas ou très peu sous l’effet des faibles températures, ce qui leur permet de conserver leur forme et leur élasticité, assurant ainsi l’étanchéité recherchée avec le corps de pompe.Thus, even in the event of very low temperature, polyimide seals do not deform or deform very little under the effect of low temperatures, which allows them to retain their shape and their elasticity, thus ensuring the desired seal with the body. pump.
L’invention concerne également une pompe comprenant un corps de pompe et un piston tels que décrits précédemment, le piston étant monté coulissant dans le corps de pompe de sorte que le ou chaque joint annulaire continu soit au contact d’une paroi interne du corps de pompe.The invention also relates to a pump comprising a pump body and a piston as described above, the piston being mounted to slide in the pump body so that the or each continuous annular seal is in contact with an internal wall of the pump body. pump.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation préférentiel de l’invention, donné à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
La
Plus précisément, tel que cela est illustré sur la
Les deux compartiments de pompage 200 sont situés chacun de part et d’autre du compartiment moteur 100.The two pumping compartments 200 are each located on either side of the engine compartment 100.
En référence à la
Dans la suite de la description, il n’est fait référence qu’à un seul compartiment de pompage 200, étant entendu que les deux compartiments de pompage 200 sont identiques et présentent les mêmes caractéristiques structurelles et fonctionnelles.In the rest of the description, only one pumping compartment 200 is referred to, it being understood that the two pumping compartments 200 are identical and have the same structural and functional characteristics.
Tel qu’illustré sur la
L’axe de translation X définit une direction longitudinale à la pompe 1.The translation axis X defines a longitudinal direction to pump 1.
Pour permettre le pompage d’un fluide, le compartiment de pompage 200 comprend également :
- un raccord d’alimentation 203 débouchant dans une rampe d’admission 2031 monté autour du corps de pompe 300, et
- un raccord d’évacuation (204).To allow the pumping of a fluid, the pumping compartment 200 also comprises:
- a supply connector 203 opening into an inlet ramp 2031 mounted around the pump body 300, and
- an evacuation connection (204).
Plus particulièrement, la rampe d’admission 2031 se présente sous la forme d’une canalisation annulaire entourant le corps de pompe 300, cette canalisation annulaire ayant une pluralité d’orifices permettant d’alimenter fluidiquement le corps de pompe 300.More particularly, the intake manifold 2031 is in the form of an annular pipe surrounding the pump body 300, this annular pipe having a plurality of orifices allowing the pump body 300 to be fluidly supplied.
En outre, la pompe 1 comprend un compartiment intermédiaire 400 intercalé entre le compartiment moteur 100 et chaque compartiment de pompage 200 ainsi que des moyens d’isolation 500.In addition, the pump 1 comprises an intermediate compartment 400 inserted between the engine compartment 100 and each pumping compartment 200 as well as insulation means 500.
Dans le but de protéger le compartiment de pompage 200, la pompe 1 comprend un carter 201 fermé à l’une de ses extrémités par un bouchon 202a.In order to protect the pumping compartment 200, the pump 1 comprises a casing 201 closed at one of its ends by a plug 202a.
A l’autre de ses extrémités, le carter 201 s’étend en direction du compartiment moteur 100 et est refermé par un capot 202b permettant de définir un volume interne au carter 201 dans lequel le corps de pompe 300 est logé et protégé.At the other of its ends, the casing 201 extends in the direction of the engine compartment 100 and is closed by a cover 202b making it possible to define a volume internal to the casing 201 in which the pump body 300 is housed and protected.
De préférence, un vide est réalisé dans le volume interne au carter 201.Preferably, a vacuum is created in the volume internal to the housing 201.
Tel que cela est visible sur les figures 1 et 2, le raccord d’alimentation 203 et le raccord d’évacuation 204 débouchent chacun dans le carter 201 pour permettre respectivement l’alimentation fluidique et l’extraction de fluide dans ou hors du corps de pompe 300.As can be seen in FIGS. 1 and 2, the supply connector 203 and the evacuation connector 204 each open into the housing 201 to respectively allow the fluidic supply and the extraction of fluid into or out of the body of the valve. pump 300.
La liaison entre l’arbre de transmission 110 et le piston 600 est réalisé par des moyens de couplage mécaniques ad hoc, ces moyens de couplage mécanique pouvant être réversibles, c’est-à-dire qu’ils permettent de dissocier l’arbre de transmission 110 du piston 600.The connection between the transmission shaft 110 and the piston 600 is achieved by ad hoc mechanical coupling means, these mechanical coupling means possibly being reversible, that is to say they make it possible to dissociate the shaft from transmission 110 piston 600.
Avantageusement, les moyens moteurs 101 comprennent une vis à billes ou, plus avantageusement encore, une vis à rouleau.Advantageously, the motor means 101 comprise a ball screw or, even more advantageously, a roller screw.
La vis à billes ou la vis à rouleau permettent de pouvoir transformer un mouvement de rotation des moyens moteurs 101 en un mouvement de translation de l’arbre de transmission 110 et donc du piston 600 dans le corps de pompe 300.The ball screw or the roller screw make it possible to transform a rotation movement of the motor means 101 into a translation movement of the transmission shaft 110 and therefore of the piston 600 in the pump body 300.
Avantageusement, les moyens moteurs 101 comprennent un moteur à courant continu.Advantageously, the motor means 101 comprise a DC motor.
Le corps de pompe 300 définit une chambre fluidique 301 à l’intérieur de laquelle le piston 600 est mobile en translation selon l’axe de translation X.The pump body 300 defines a fluidic chamber 301 inside which the piston 600 is movable in translation along the translation axis X.
Par sa mobilité dans la chambre fluidique 301, le piston 600 permet le pompage et l’éjection de fluide depuis une réserve fluidique jusqu’à un réservoir à remplir.By its mobility in the fluidic chamber 301, the piston 600 allows the pumping and the ejection of fluid from a fluidic reserve to a reservoir to be filled.
Plus particulièrement, et de manière classique, lorsque le piston 600 se déplace dans un premier sens selon l’axe de translation X, de sorte à augmenter le volume dans la chambre fluidique 301, une dépression se crée à l’intérieur de la chambre fluidique 301 pour permettre l’entrée de fluide dans la chambre fluidique 301 via le raccord d’alimentation 203 et plus particulièrement via la rampe d’admission 2031.More particularly, and in a conventional manner, when the piston 600 moves in a first direction along the translation axis X, so as to increase the volume in the fluidic chamber 301, a vacuum is created inside the fluidic chamber 301 to allow the entry of fluid into the fluidic chamber 301 via the supply connector 203 and more particularly via the intake ramp 2031.
A l’inverse, lorsque le piston 600 se déplace dans un deuxième sens opposé au premier sens, le volume de la chambre fluidique 301 se réduit au fur et à mesure du déplacement du piston 600 dans la chambre fluidique 301, ce qui provoque la compression du fluide contenu dans la chambre fluidique 301 et donc son évacuation du corps de pompe 300 via le raccord d’évacuation 204, à destination du réservoir à remplir.Conversely, when the piston 600 moves in a second direction opposite to the first direction, the volume of the fluidic chamber 301 is reduced as the movement of the piston 600 in the fluidic chamber 301, which causes the compression of the fluid contained in the fluidic chamber 301 and therefore its discharge from the pump body 300 via the discharge connection 204, to the reservoir to be filled.
Le corps de pompe 300 est ouvert au niveau de la deuxième extrémité 304 pour permettre l’insertion du piston 600.The pump body 300 is open at the level of the second end 304 to allow the insertion of the piston 600.
La chambre fluidique 301 présente, à la première extrémité 302 du corps de pompe 300, une portion tronconique 311 dans laquelle débouche chacune des tubulures d’admission 303.The fluidic chamber 301 has, at the first end 302 of the pump body 300, a tapered portion 311 into which each of the intake pipes 303 opens.
Cette portion tronconique 311 présente une face d’extrémité 312 transversale à l’axe de translation X du piston 600 dans le corps de pompe 300.This tapered portion 311 has an end face 312 transverse to the axis of translation X of the piston 600 in the pump body 300.
Le corps de pompe 300 présente également une tubulure d’évacuation 313 débouchant sur la face d’extrémité 312 de la portion tronconique 311.The pump body 300 also has an evacuation pipe 313 opening onto the end face 312 of the tapered portion 311.
Au contraire des tubulures d’admission 303 qui sont au nombre de trois dans le corps de pompe 300, le corps de pompe 300 comprend une unique tubulure d’évacuation 313 située dans l’axe de translation X du piston 600.Unlike the intake pipes 303 which are three in number in the pump body 300, the pump body 300 comprises a single evacuation pipe 313 located in the axis of translation X of the piston 600.
La portion tronconique 311 permet notamment de limiter le volume mort du corps de pompe 300, et également de limiter, voire supprimer, des pertes de charge dans la pompe 1.The tapered portion 311 makes it possible in particular to limit the dead volume of the pump body 300, and also to limit, or even eliminate, pressure drops in the pump 1.
En référence à la
Lors de son déplacement en translation, le piston 600 frotte contre les parois du corps de pompe 300, ce qui peut provoquer un échauffement du corps de pompe 300 et/ou du piston 600.During its movement in translation, the piston 600 rubs against the walls of the pump body 300, which can cause the pump body 300 and/or the piston 600 to heat up.
Pour éviter ces problèmes classiquement connus, le piston 600 de la pompe 1 selon l’invention comprend :
- au moins deux disques 603 superposés l’un sur l’autre ;
- un joint annulaire continu 606 logé entre les deux disques 603.To avoid these conventionally known problems, the piston 600 of the pump 1 according to the invention comprises:
- At least two discs 603 superimposed on each other;
- a continuous annular seal 606 housed between the two discs 603.
Chaque disque 603 présente une face supérieure 604 et une face inférieure 605 opposées l’une à l’autre.Each disc 603 has an upper face 604 and a lower face 605 opposite each other.
Les faces supérieures 604 et les faces inférieures 605 sont avantageusement transversales à l’axe de translation X du piston 600 dans le corps de pompe 300.The upper faces 604 and the lower faces 605 are advantageously transverse to the axis of translation X of the piston 600 in the pump body 300.
Chaque disque 603 présente, en son centre, un trou 6031 débouchant sur la face inférieure 605.Each disc 603 has, in its center, a hole 6031 opening onto the lower face 605.
L’un au moins des disques 603 présente une saillie 6032 s’étendant depuis la face supérieure 604.At least one of the discs 603 has a projection 6032 extending from the upper face 604.
La saillie 6032 est destinée à venir coopérer avec le trou 6031 d’un autre disque 603 pour permettre l’assemblage entre eux des deux disques 603.The projection 6032 is intended to cooperate with the hole 6031 of another disc 603 to allow the assembly between them of the two discs 603.
Le joint annulaire continu 606 est alors intercalé entre les deux disques 603 lorsque ceux-ci sont assemblés.The continuous annular seal 606 is then inserted between the two discs 603 when these are assembled.
En référence aux figures 3, 4 et 5, le piston 600 comprend également au moins un troisième disque 603.Referring to Figures 3, 4 and 5, the piston 600 also includes at least one third disc 603.
Le troisième disque 603 présente également, à l’instar des deux premiers disques 603, une face supérieure 604 et une face inférieure 605 opposée l’une par rapport à l’autre.The third disc 603 also has, like the first two discs 603, an upper face 604 and a lower face 605 opposite to each other.
Sur ce troisième disque 603, une saillie 6032 s’étend depuis la face supérieure 604 et un trou 6031 est pratiqué, dans le troisième disque 603, depuis la face inférieure 605.On this third disc 603, a projection 6032 extends from the upper face 604 and a hole 6031 is made, in the third disc 603, from the lower face 605.
Le piston 600 comprend également un deuxième joint annulaire continu 606 intercalé entre l’assemblage des deux premiers disques 603 et le troisième disque 603.The piston 600 also includes a second continuous annular seal 606 inserted between the assembly of the first two discs 603 and the third disc 603.
Autrement dit, un joint annulaire continu 606 est intercalé entre deux disques 603 assemblés.In other words, a continuous annular seal 606 is interposed between two assembled discs 603.
Plus particulièrement, l’assemblage de deux disques 603 entre eux se fait par coopération de la saillie 6032 de l’un des disques 603 avec le trou 6031 de l’autre des disques 603.More particularly, the assembly of two discs 603 between them is done by cooperation of the projection 6032 of one of the discs 603 with the hole 6031 of the other of the discs 603.
Préférentiellement, chaque trou 6031 présente un taraudage interne et chaque saillie 6032 présente un filetage externe.Preferably, each hole 6031 has an internal thread and each projection 6032 has an external thread.
Ainsi, pour l’assemblage de deux disques 603 entre eux, le filetage externe de la saillie 6032 vient coopérer hélicoïdalement avec le taraudage interne du trou 6031.Thus, for the assembly of two discs 603 between them, the external thread of the projection 6032 cooperates helically with the internal thread of the hole 6031.
En variante, la coopération entre la saillie 6032 et le trou 6031 pourrait être réalisée par un emboîtement à force et donc une coopération de forme.As a variant, the cooperation between the projection 6032 and the hole 6031 could be achieved by a force fitting and therefore a form cooperation.
En outre, selon une autre variante, une colle pourrait être utilisée pour maintenir la saillie 6032 dans un trou 6031.Furthermore, according to another variant, a glue could be used to hold the projection 6032 in a hole 6031.
En référence à la
La face supérieure 604 du disque 603 de tête présente de préférence une forme tronconique 614. Cette forme tronconique 614 est à l’empreinte de la portion tronconique 311 de la chambre fluidique 301 du corps de pompe 300.The upper face 604 of the head disk 603 preferably has a frustoconical shape 614. This frustoconical shape 614 is the imprint of the frustoconical portion 311 of the fluidic chamber 301 of the pump body 300.
La forme tronconique 614 du disque 603 permet de pouvoir maximiser le rendement de la pompe 1.The tapered shape 614 of the disc 603 makes it possible to maximize the efficiency of the pump 1.
En effet, la coopération de forme entre la portion tronconique 311 du corps de pompe 300 et la forme tronconique 614 du disque 603 de tête permet de limiter le volume mort dans le corps de pompe, c’est-à-dire un volume dans lequel le fluide compressé n’est pas ou peu comprimé.Indeed, the shape cooperation between the frustoconical portion 311 of the pump body 300 and the frustoconical shape 614 of the head disc 603 makes it possible to limit the dead volume in the pump body, that is to say a volume in which the compressed fluid is not or only slightly compressed.
Par ailleurs, cela permet d’éviter une compression trop importante du fluide pompé, notamment si celui-ci présente un risque d’échauffement ou de combustion.In addition, this avoids excessive compression of the pumped fluid, especially if it presents a risk of overheating or combustion.
De préférence, l’un au moins des disques 603 présente sur sa face supérieure 604 un épaulement 613.Preferably, at least one of the discs 603 has on its upper face 604 a shoulder 613.
Plus particulièrement, à l’exception du disque 603 de tête, chaque disque 603 présente un épaulement 613.More particularly, with the exception of the head disk 603, each disk 603 has a shoulder 613.
En référence au médaillon de détail de la
Cela permet notamment de positionner de manière précise le joint annulaire continu 606 entre deux disques 603 assemblés.This makes it possible in particular to precisely position the continuous annular seal 606 between two assembled discs 603 .
Tel qu’illustré sur les figures 3, 4 et 5, le piston 600 comprend également une pièce de raccordement 609 permettant le raccordement de la tête de piston 602 à la tige 601.As illustrated in Figures 3, 4 and 5, the piston 600 also includes a connecting piece 609 allowing the connection of the piston head 602 to the rod 601.
La pièce de raccordement 609 présente en son centre, une saillie 6091 destinée à coopérer avec le trou 6031 de l’un des disques 603.The connecting piece 609 has in its center a projection 6091 intended to cooperate with the hole 6031 of one of the discs 603.
Plus précisément, le pion 6091 présente un filetage externe destiné à coopérer avec le taraudage interne du trou 6031 d’un disque 603.More specifically, the pin 6091 has an external thread intended to cooperate with the internal thread of the hole 6031 of a disc 603.
A l’opposé du pion 6091, la pièce de raccordement 609 présente une portion de raccordement 610.Opposite pin 6091, connecting piece 609 has a connecting portion 610.
Tel qu’illustré sur les figures 3, 4 et 5, la portion de raccordement 610 présente une forme sphérique destinée à être reçue dans une cavité sphérique 611 de la tige 601.As illustrated in Figures 3, 4 and 5, the connection portion 610 has a spherical shape intended to be received in a spherical cavity 611 of the rod 601.
Avantageusement, la tige 601 présente, au droit de la cavité sphérique 611, au moins une ligne de découpe permettant à la tige 601 de pouvoir être déformée pour recevoir la portion de raccordement 610 de la pièce de raccordement 609.Advantageously, the rod 601 has, in line with the spherical cavity 611, at least one cut line allowing the rod 601 to be able to be deformed to receive the connecting portion 610 of the connecting piece 609.
Le piston 600 comprend également une bague de serrage 612 venant coopérer avec la tige 601 au droit de la cavité sphérique 611, à l’extérieur de cette dernière.The piston 600 also includes a clamping ring 612 which cooperates with the rod 601 in line with the spherical cavity 611, outside the latter.
La coopération de la bague de serrage 612 avec la tige 601 permet de pouvoir maintenir dans la cavité sphérique 611 la portion de raccordement 610 de la pièce de raccordement 609.The cooperation of the clamping ring 612 with the rod 601 makes it possible to be able to maintain in the spherical cavity 611 the connection portion 610 of the connection part 609.
En référence au médaillon de détail de la
Le U s’ouvre selon une direction parallèle à un axe de révolution R du joint annulaire continu 606.The U opens in a direction parallel to an axis of revolution R of the continuous annular seal 606.
L’axe de révolution R est destiné à être confondu avec l’axe de translation X du piston 600 lorsque le piston 600 est monté dans le corps de pompe 300.The axis of revolution R is intended to be confused with the axis of translation X of the piston 600 when the piston 600 is mounted in the pump body 300.
La forme en U permet au joint annulaire continu 606 de pouvoir se déformer par la température et/ou par la compression entre deux disques. La déformation du joint annulaire continu 606 peut ainsi être contrôlée et maîtrisée.The U-shape allows the continuous annular seal 606 to be able to deform by temperature and/or by compression between two discs. The deformation of the continuous annular seal 606 can thus be controlled and controlled.
En effet, lorsque l’assemblage de deux disques 603 l’un avec l’autre est réalisé, le joint annulaire continu 606, qui est alors reçu dans l’épaulement 613, est compressé entre la face supérieure 604 d’un disque 603 et la face inférieure 605 d’un autre disque 603.Indeed, when the assembly of two discs 603 with each other is carried out, the continuous annular seal 606, which is then received in the shoulder 613, is compressed between the upper face 604 of a disc 603 and the underside 605 of another disc 603.
Par les températures froides du fluide à pomper, le joint annulaire continu 606 peut se rétracter sans risque de se rompre ou de s’abîmer.By the cold temperatures of the fluid to be pumped, the continuous annular seal 606 can retract without risk of breaking or being damaged.
Avantageusement, chaque disque 603 est réalisé en invar.Advantageously, each disk 603 is made of invar.
Ce matériau permet de résister aux très faibles températures des fluides tels que les fluides cryogéniques.This material makes it possible to resist the very low temperatures of fluids such as cryogenic fluids.
De même, chaque joint annulaire continu 606 est réalisé dans un matériau de la famille des polyimides. Les polyimides permettent de résister à une plage étendue de températures sans que leurs caractéristiques n’en soient modifiées, ou quasiment.Similarly, each continuous annular gasket 606 is made of a material from the polyimide family. Polyimides make it possible to withstand a wide range of temperatures without their characteristics being modified, or almost.
Lorsque le piston 600 est monté dans le corps de pompe 300, le ou chaque joint annulaire continu 606 est au contact d’une paroi interne du corps de pompe 300.When the piston 600 is mounted in the pump body 300, the or each continuous annular seal 606 is in contact with an internal wall of the pump body 300.
Lorsque le piston est assemblé, tel qu’illustré
Cela permet de garantir une bonne étanchéité entre les différents disques 603 et entre les disques 603 et les joints annulaires continus 606.This makes it possible to guarantee a good seal between the various discs 603 and between the discs 603 and the continuous annular seals 606.
Avantageusement, la coaxialité des saillies 6032 et des trous 6031 est réalisée selon l’axe de révolution R des joints annulaires continus 606.Advantageously, the coaxiality of the projections 6032 and the holes 6031 is made along the axis of revolution R of the continuous annular seals 606.
Claims (10)
- au moins deux disques (603) superposés l’un sur l’autre, chaque disque (603) présentant une face supérieure (604) et une face inférieure (605) opposée à la face supérieure (604) ;
- un joint annulaire continu (606), logé entre les deux disques (603),
caractérisé en ce que chaque disque (603) présente, en son centre, un trou (6031) débouchant sur la face inférieure (605) et en ce que l’un au moins des disques (603) présente, en son centre, une saillie (6032) s’étendant depuis la face supérieure (604) et venant coopérer avec le trou (6031) de l’autre des disques (603) de sorte que le joint annulaire continu (606) soit serré entre les disques (603).Piston (600) of a pump (1), comprising:
- at least two discs (603) superimposed on each other, each disc (603) having an upper face (604) and a lower face (605) opposite the upper face (604);
- a continuous annular seal (606), housed between the two discs (603),
characterized in that each disk (603) has, in its center, a hole (6031) opening onto the lower face (605) and in that at least one of the disks (603) has, in its center, a projection (6032) extending from the upper face (604) and cooperating with the hole (6031) of the other of the discs (603) so that the continuous annular seal (606) is clamped between the discs (603).
- une face supérieure (604) depuis laquelle s’étend une saillie (6032) ;
- une face inférieure (605) sur laquelle débouche un trou (6031),
le troisième disque (603) étant assemblé aux deux autres disques (603) par coopération de sa saillie (6032) avec un trou (6031) libre des deux autres disques (603),
et en ce qu’il comprend également un deuxième joint annulaire continu (606) intercalé entre la face supérieure (604) du troisième disque (603) et la face inférieure (605) d’un des deux autres disques (603) auquel il est assemblé .Piston (600) according to Claim 1, characterized in that it comprises at least one third disc (603) having:
- an upper face (604) from which extends a projection (6032);
- a lower face (605) on which opens a hole (6031),
the third disc (603) being assembled to the two other discs (603) by cooperation of its projection (6032) with a hole (6031) free of the two other discs (603),
and in that it also comprises a second continuous annular seal (606) interposed between the upper face (604) of the third disc (603) and the lower face (605) of one of the two other discs (603) to which it is assembled.
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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