Ensemble moteur-pompe pour brûleur à mazout La présente invention a pour objet un ensemble moteur-pompe pour brûleur à mazout, qui est caractérisé en ce qu'il comporte un moteur électro magnétique synchrone dont l'armature mobile axia- lement est disposée à l'intérieur d'une enveloppe étanche, dans laquelle sont également disposés les organes mobiles de deux pompes, l'une pour le mazout et l'autre pour l'air allant au brûleur, l'inducteur du moteur étant disposé coaxialement autour de cette enveloppe.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'ensemble objet de l'invention.
La fig. 1 en est une coupe axiale.
La fig. 2 est une coupe axiale, à plus grande échelle, de la pompe à mazout.
Selon le dessin sur un tube 1 est monté un inducteur 2 que l'on décrira en détail, tandis qu'à son intérieur est disposée une armature 3 mobile axialement.
L'inducteur comprend deux aimants annulaires 4, 5, en ferrite, dont les polarités sont symétriques par rapport au plan transversal médian de l'ensemble. De part et d'autre de chacun de ces aimants se trouve une pièce polaire 6, 7, respectivement 8, 9, formée chacune d'un paquet de tôles annulaires en fer doux. Entre les paquets de tôles 7 et 8 est disposée une bobine 10, alimentée en courant alter natif. Un paquet de tôles cylindriques 11 est disposé autour de la bobine 10, entre les aimants 4 et 5.
L'armature 3 est cylindrique et creuse et présente, à chaque extrémité, un renflement cylindrique 12, 13, formant pièce polaire. Ces deux pièces polaires se trouvent chacune en regard de l'un des aimants 4, 5, lorsque l'armature 3 est dans sa position moyenne, qui est celle représentée sur le dessin. Le tube 1 est en métal non magnétique, à haute résistivité électrique, de préférence en acier inoxyda ble. Il présente deux nervures circulaires 14, 15, immobilisant axialement la partie fixe du moteur sur ce tube. Ces nervures 14, 15 sont faites une fois les aimants 4, 5 et les paquets de tôles 6, 7, 8, 9 ainsi que la bobine 10 placés sur le tube.
A chacune de ses extrémités, le tube 1 est fixé, par un sertissage 16, respectivement 17,à un flasque 18, respectivement 19. Un ressort de rappel 20, prenant appui sur le flasque 18, agit constamment sur l'armature 3, vers la droite sur le dessin. Pareillement, un ressort de rappel 21, prenant appui sur le flasque 19, agit constamment sur l'armature 3, vers la gauche sur le dessin.
L'armature 3, avec les ressorts de rappel 20, 21, forme un système oscillant dont la fréquence propre est égale à celle du courant alimentant la bobine 10 de l'inducteur.
Lorsque la bobine 10 est alimentée, l'armature 3 se met à osciller de part et d'autre de sa position moyenne en synchronisme avec la fréquence du courant. En effet, chaque fois que l'armature se déplace d'un côté à l'autre du plan médian transver sal de l'ensemble, le flux magnétique s'inverse à son intérieur.
Pour faciliter le mouvement de l'armature 3 à l'intérieur du tube 1, tout en assurant son guidage dans ce tube, un segment 22, 23, par exemple en Teflon (marque déposée) est monté sur chacune des parties 12, 13 de l'armature.
Une pompe à mazout 24 est fixée de façon étanche mais démontable sur le flasque 19. Une tige 25 de son piston est solidaire, comme on l'indi quera plus loin, de l'armature 3. Une pompe à air 26 est fixée de façon étanche au flasque 18. Son piston 27 est également solidaire, comme on l'indiquera plus loin, de l'armature 3.
On voit ainsi que l'armature 3, de même que les organes mobiles des pompes 24 et 26, sont disposés à l'intérieur d'une enveloppe étanche formée par le tube 1, les flasques 18 et 19 et le corps des pompes 24 et 26.
La fixation des pistons 27 et de la tige de piston 25 à l'armature 3 est réalisée de la manière suivante Le piston 27 est vissé sur une extrémité filetée d'une tige axiale 28. Un écrou de sûreté 29 assure l'immobilisation. A son autre extrémité également filetée, la tige 28 est vissée dans une pièce 30, solidaire d'une pièce expansible 31, qui, grâce à une vis 32, est rendue solidaire de l'armature 3. L'extré mité de gauche sur le dessin de la tige de piston 25 est également fixée par vissage à la pièce 30.
La pompe à air 26 comprend un fond 33 pourvu d'une garniture annulaire élastique 34 en matière plastique. Lorsque la pression, dans la chambre 35 située entre le fond 33 et le piston 27, excède une certaine valeur fixée d'avance, la garniture 34 cède et permet à l'air comprimé de gagner la chambre de sortie 36. Dès que la pression en 35 tombe au- dessous de cette valeur, la garniture 34 coupe automatiquement la communication entre 35 et 36.
Le piston 27 est pourvu lui aussi d'une garniture 37, tout à fait semblable à 34, qui permet à l'air entrant à l'intérieur du tube 1 par le conduit d'arrivée 38, de passer à l'intérieur de la chambre 35, lorsque la pression en 35 est inférieure à la pression de l'air de l'autre côté du piston, c'est-à-dire en 39. En 40 se trouve le conduit de sortie de la pompe à air.
La tige 25 de la pompe à mazout 24 représentée sur la fig. 2 passe à travers deux garnitures d'étan chéité 41, 42. L'extrémité de droite sur le dessin de la tige 25, désignée par 43, forme le piston de la pompe. Ce piston glisse dans un cylindre 44 pré sentant des orifices radiaux 45, dont un seul est visible sur le dessin, faisant communiquer l'intérieur du cylindre avec son extérieur. Le cylindre de pompe 44 se prolonge vers la gauche sous forme d'un cylin dre de plus grand diamètre 46, dans lequel glisse un piston auxiliaire 47, solidaire de la tige 25 grâce à une cheville 48. Ce cylindre 46 présente, dans sa paroi latérale, un trou 49.
L'ensemble du piston auxiliaire du cylindre 46 et du trou 49 constitue un dash-pot dont la fonction sera expliquée plus loin.
Le cylindre 44 est solidaire de deux sièges 50, 51, disposés chacun d'un côté d'une paroi fixe 52 séparant une chambre à basse pression 53 d'une chambre à haute pression 54. Un passage 55 est disposé, entre la paroi extérieure du cylindre 44 et la partie de la paroi 52 à travers laquelle passe ce cylindre.
Le fonctionnement de cette pompe est le suivant Dans la position représentée sur le dessin, le piston 43 se trouve à l'extrémité gauche de sa course et le siège 51 est appliqué contre la paroi 52, fermant ainsi la communication entre 54 et 53, d'une part, et entre 54 et l'intérieur du cylindre 44, d'autre part. Si maintenant, on suppose que la tige 25 se déplace vers la droite, le piston auxiliaire 47 comprime le liquide arrivé par le conduit 56 et remplissant le cylindre 46, ainsi d'ailleurs que la chambre basse pression 53.
Cette action du piston auxiliaire 47 sur le liquide se trouvant dans le cylindre 46 a pour effet de provoquer l'entraînement de ce cylindre 46 et avec lui le cylindre 44 jusqu'à ce que la butée 50 s'applique contre la paroi 52. Ensuite, la tige 25 et le piston 43 continuent leur mouvement indépendam ment des cylindres 46 et 44, le liquide se trouvant dans le cylindre 46 sortant de celui-ci par le trou 49. Le piston 43 comprime donc le liquide se trouvant dans le cylindre 44. Ce liquide s'échappe de ce cylindre par les orifices 45 et gagne la chambre haute pression 54. Au moment où, ayant atteint sa position extrême de droite, le piston 43 revient vers la gauche, le cylindre 46 commence par accompagner ce mouvement jusqu'à ce que le siège 51 vienne s'appliquer contre la paroi 52.
Dès lors, la commu nication -se trouve rétablie entre la chambre basse pression 53 et l'intérieur du cylindre 44. Le liquide se trouvant en 53 entre dans le cylindre 44 qui alors se remplit jusqu'à fin de course du piston, puis les opérations décrites à propos de la course de compression recommencent, et ainsi de suite. Il est clair que la pompe fonctionnant à relativement grande vitesse (par exemple 50 oscillations doubles par seconde), le temps nécessaire pour amener les sièges 50, 51 de position active en position inactive et inversement est extrêmement court et, par consé quent, négligeable.
Une sortie 57 de la pompe est reliée à un conduit 58 débouchant dans une chambre 59 où se trouve la garniture 42. Cette disposition a pour effet qu'une partie du mazout sortant de la pompe sert à assurer la lubrification des organes mobiles de la pompe. Une partie de ce mazout passe à travers la garniture 41 et gagne la chambre médiane dans laquelle glisse l'armature 3, assurant ainsi la lubrifi cation de cette chambre. Dans cette chambre, le mazout se vaporise et est ensuite entraîné avec l'air dans la pompe à air, dont il assure ainsi le graissage.
On remarquera que la disposition des sièges 51 et 50, distants l'un de l'autre d'une quantité légère ment supérieure à l'épaisseur de la paroi 52, consti tue une soupape commandée par le piston établissant la communication par les orifices 45 entre la chambre basse pression et l'intérieur du cylindre, lors de la course d'aspiration, et entre ce cylindre et la chambre haute pression, lors de la course de compression, d'une façon absolument sûre, quelle que soit la vitesse à laquelle la pompe travaille.
Dans une variante, au lieu que la coopération entre le piston 43 et le cylindre 44 ait lieu par l'intermédiaire d'un dispositif hydraulique 46, 47, on pourrait avoir un élément à friction, assurant un entraînement partiel, à course limitée, du cylindre 44 par le piston 43,à chacune des courses de celui-ci.
Motor-pump assembly for an oil burner The subject of the present invention is a motor-pump assembly for an oil burner, which is characterized in that it comprises a synchronous electromagnetic motor, the axially movable armature of which is arranged at the same time. 'inside a sealed casing, in which are also arranged the moving parts of two pumps, one for the fuel oil and the other for the air going to the burner, the inductor of the motor being arranged coaxially around this casing .
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the assembly which is the subject of the invention.
Fig. 1 is an axial section.
Fig. 2 is an axial section, on a larger scale, of the fuel oil pump.
According to the drawing on a tube 1 is mounted an inductor 2 which will be described in detail, while inside it is arranged an axially movable frame 3.
The inductor comprises two annular magnets 4, 5, made of ferrite, the polarities of which are symmetrical with respect to the median transverse plane of the assembly. On either side of each of these magnets is a pole piece 6, 7, 8, 9 respectively, each formed of a packet of annular sheets of soft iron. Between the packets of sheets 7 and 8 is arranged a coil 10, supplied with native alternating current. A package of cylindrical sheets 11 is arranged around the coil 10, between the magnets 4 and 5.
The frame 3 is cylindrical and hollow and has, at each end, a cylindrical bulge 12, 13, forming a pole piece. These two pole pieces are each located opposite one of the magnets 4, 5, when the armature 3 is in its middle position, which is that shown in the drawing. The tube 1 is made of non-magnetic metal, with high electrical resistivity, preferably of stainless steel. It has two circular ribs 14, 15, axially immobilizing the fixed part of the motor on this tube. These ribs 14, 15 are made once the magnets 4, 5 and the sheet metal packs 6, 7, 8, 9 as well as the coil 10 have been placed on the tube.
At each of its ends, the tube 1 is fixed, by a crimping 16, respectively 17, to a flange 18, respectively 19. A return spring 20, bearing on the flange 18, acts constantly on the frame 3, towards the right in the drawing. Similarly, a return spring 21, bearing on the flange 19, acts constantly on the frame 3, to the left in the drawing.
The armature 3, with the return springs 20, 21, forms an oscillating system whose natural frequency is equal to that of the current supplied to the coil 10 of the inductor.
When the coil 10 is supplied, the armature 3 starts to oscillate on either side of its average position in synchronism with the frequency of the current. In fact, each time the armature moves from one side to the other of the transverse median plane of the assembly, the magnetic flux is reversed inside it.
To facilitate the movement of the frame 3 inside the tube 1, while ensuring its guidance in this tube, a segment 22, 23, for example made of Teflon (registered trademark) is mounted on each of the parts 12, 13 of the frame.
An oil pump 24 is fixed in a sealed but removable manner on the flange 19. A rod 25 of its piston is secured, as will be indicated later, to the frame 3. An air pump 26 is fixed so tight to the flange 18. Its piston 27 is also integral, as will be indicated below, with the frame 3.
It can thus be seen that the frame 3, as well as the moving parts of the pumps 24 and 26, are arranged inside a sealed envelope formed by the tube 1, the flanges 18 and 19 and the body of the pumps 24 and 26.
The fixing of the pistons 27 and of the piston rod 25 to the armature 3 is carried out as follows. The piston 27 is screwed onto a threaded end of an axial rod 28. A safety nut 29 ensures the immobilization. At its other end also threaded, the rod 28 is screwed into a part 30, integral with an expandable part 31, which, thanks to a screw 32, is made integral with the frame 3. The left end on the drawing of the piston rod 25 is also fixed by screwing to the part 30.
The air pump 26 comprises a bottom 33 provided with an elastic annular gasket 34 of plastic material. When the pressure in the chamber 35 located between the bottom 33 and the piston 27 exceeds a certain value fixed in advance, the gasket 34 gives way and allows the compressed air to reach the outlet chamber 36. As soon as the pressure at 35 falls below this value, the gasket 34 automatically cuts off the communication between 35 and 36.
The piston 27 is also provided with a gasket 37, quite similar to 34, which allows the air entering the interior of the tube 1 through the inlet duct 38, to pass inside the chamber 35, when the pressure in 35 is lower than the air pressure on the other side of the piston, that is to say in 39. At 40 is the outlet duct of the air pump.
The rod 25 of the fuel oil pump 24 shown in FIG. 2 passes through two sealants 41, 42. The right end in the drawing of the rod 25, designated 43, forms the pump piston. This piston slides in a cylinder 44 having radial orifices 45, only one of which is visible in the drawing, making the interior of the cylinder communicate with its exterior. The pump cylinder 44 extends to the left in the form of a larger diameter cylinder 46, in which slides an auxiliary piston 47, integral with the rod 25 by means of a pin 48. This cylinder 46 has, in its wall side, a hole 49.
The assembly of the auxiliary piston of the cylinder 46 and of the hole 49 constitutes a dash-pot, the function of which will be explained later.
The cylinder 44 is integral with two seats 50, 51, each arranged on one side of a fixed wall 52 separating a low pressure chamber 53 from a high pressure chamber 54. A passage 55 is arranged between the outer wall of the cylinder 44 and the part of the wall 52 through which this cylinder passes.
The operation of this pump is as follows In the position shown in the drawing, the piston 43 is at the left end of its stroke and the seat 51 is pressed against the wall 52, thus closing the communication between 54 and 53, d 'on the one hand, and between 54 and the interior of cylinder 44, on the other hand. If now, it is assumed that the rod 25 moves to the right, the auxiliary piston 47 compresses the liquid arrived by the conduit 56 and filling the cylinder 46, as well as the low pressure chamber 53.
This action of the auxiliary piston 47 on the liquid located in the cylinder 46 has the effect of causing the driving of this cylinder 46 and with it the cylinder 44 until the stop 50 rests against the wall 52. Then , the rod 25 and the piston 43 continue their movement independently of the cylinders 46 and 44, the liquid located in the cylinder 46 leaving the latter through the hole 49. The piston 43 therefore compresses the liquid located in the cylinder 44 This liquid escapes from this cylinder through the orifices 45 and reaches the high pressure chamber 54. When, having reached its extreme right position, the piston 43 returns to the left, the cylinder 46 begins by accompanying this movement up to 'so that the seat 51 comes to rest against the wall 52.
Consequently, the communication -is reestablished between the low pressure chamber 53 and the interior of the cylinder 44. The liquid located at 53 enters the cylinder 44 which then fills up to the end of the piston stroke, then them. operations described for the compression stroke start again, and so on. It is clear that with the pump operating at relatively high speed (for example 50 double oscillations per second), the time required to bring the seats 50, 51 from active position to inactive position and vice versa is extremely short and, consequently, negligible.
An outlet 57 of the pump is connected to a conduit 58 opening into a chamber 59 where the gasket 42 is located. The effect of this arrangement is that part of the fuel oil leaving the pump serves to lubricate the moving parts of the pump. . Part of this fuel oil passes through the gasket 41 and reaches the middle chamber in which the frame 3 slides, thus ensuring the lubrication of this chamber. In this chamber, the fuel oil vaporizes and is then entrained with the air in the air pump, of which it thus ensures the lubrication.
It will be noted that the arrangement of the seats 51 and 50, spaced apart from each other by a quantity slightly greater than the thickness of the wall 52, constitutes a valve controlled by the piston establishing communication through the orifices 45 between the low pressure chamber and the interior of the cylinder, during the suction stroke, and between this cylinder and the high pressure chamber, during the compression stroke, in an absolutely safe manner, whatever the speed at which the pump is working on.
In a variant, instead of the cooperation between the piston 43 and the cylinder 44 taking place by means of a hydraulic device 46, 47, there could be a friction element, ensuring a partial drive, with limited stroke, of the cylinder 44 by piston 43, at each of the strokes thereof.