Pompe
La présente invention a pour objet une pompe destinée à assurer l'alimentation de dispositifs demandant un très faible débit sous une pression également faible, mais exigeant un établissement très rapide de la pression de régime, une très grande constance de cette pression de régime et un abaissement également très rapide de la pression en fin de fonctionnement.
Ces caractéristiques sont particulièrement désirables dans les dispositifs d'alimentation en encre de la buse d'émission utilisant un procédé par jet d'encre tel que décrit dans les brevets suisses No 519991, No 452559 et No 451212. Dans ce procédé d'écriture, les meilleurs résultats sont obtenus lorsque la pression de l'encre pendant le processus d'écriture est stabilisée autour d'une valeur assurant la formation d'un ménisque convexe à la sortie de la buse, un écoulement sous la forme d'un jet d'encre de très faible section ne se produisant que lorsque ce ménisque est soumis à l'action d'un champ électrique de valeur déterminée.
Au début d'une période d'écriture, il faut que la pression atteigne cette valeur de régime dans un temps très court à partir d'une valeur assez basse pour éviter tout risque d'écoulement intempestif. De même, en fin de période d'écriture, il faut que la pression s'abaisse très rapidement à cette valeur de repos, sinon la buse ou les électrodes de commande du jet risquent d'être salies par des écoulements d'encre.
Le but de l'invention est de créer une pompe permet.
tant de remplir ces conditions très précises par des moyens particulièrement simples, peu coûteux et adaptés à une fabrication en grandes séries.
La pompe, selon l'invention est caractérisée par un premier organe limité sur l'une de ses faces par une première surface de révolution, face dans laquelle un canal présentant la forme générale d'une spirale, au moins approximativement centrée sur l'axe de cette surface de révolution, est creusé, le canal étant ouvert sur au moins une partie de sa longueur sur cette première surface, par un second organe limité sur l'une de ses faces par une seconde surface de révolution concentrique et de grandeur identique à la première surface, ces deux surfaces étant situées à l'intérieur d'une chambre remplie par le fluide à mettre sous pression,
I'un des deux organes étant animé d'un mouvement de rotation par rapport au second autour de l'axe commun des deux surfaces de révolution, des moyens permettant de déplacer axialement un organe par rapport à l'autre pour appliquer,
contre l'action de la pression du fluide, les deux surfaces de révolution l'une contre l'autre.
Par suite de la simplicité de sa construction, cette pompe est d'un fonctionnement extrêmement sûr. Ses dimensions, pour un débit déterminé, sont faibles. Enfin, elle permet un réglage précis de la pression par un simple potentiomètre.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution de la pompe objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en plan de la face active du rotor de la pompe.
La fig. 3 est une vue également en plan de l'autre face du rotor.
En référence à la fig. 1, la pompe représentée comprend un premier flasque 1 qui présente un logement cylindrique 2 d'axe X-X'. Ce logement cylindrique est limité par un deuxième flasque 3, circulaire, réalisé en matériau non magnétique, qui vient se visser en 4 sur le flasque 1. Un joint 5 assure l'étanchéité entre les deux pièces. Un arbre 6 traverse la base 7 du flasque 1 selon l'axe X-X'. A son extrémité extérieure, il porte un pignon 8 fixé par une goupille 9. Ce pignon est entraîné en rotation par un moteur, non représenté. L'autre extrémité de l'arbre 6 pénètre à l'intérieur du loge ment 2 et se termine par une partie d'entraînement à trois pans 10 limitée par une collerette 11. Une rondelle 12 appuie sur un joint 13 qui assure l'étanchéité entre l'arbre 6 et le flasque 1.
A l'intérieur du logement 2 centré sur l'axe X-X ', et réalisé au moins en partie en matière magnétique, se trouve le rotor 14 de la pompe.
Il est limité vers le haut par une surface circulaire plane 15 dans laquelle un canal 16 en forme de spirale est creusé. Comme on le voit plus précisément à la fig. 2, ce canal 16 prend naissance dans une cavité centrale 17 et aboutit, après plusieurs révolutions, à la périphérie de la surface circulaire 15.
Le rotor 14 est entraîné en rotation par l'arbre au moyen du dispositif suivant, illustré à la fig. 3 : un ressort à trois bras 18 est fixé par un trou central triangulaire 19 sur la partie d'entraînement à trois pans 10 de l'arbre 6. Chacun des bras de ce ressort 18 présente près de son extrémité une encoche 20 qui vient s'accrocher à autant de becs 21 solidaires de la face inférieure du rotor. Le ressort 18 est formé de telle sorte qu'il tende à appliquer le rotor 14 contre la collerette 1 1 de l'arbre. Dans cette position, la face circulaire plane 15 du rotor se trouve légèrement écartée d'une rondelle 22 fixée sur la face inférieure du flasque 3 et centrée sur l'axe X-X '.
Cette rondelle peut être de préférence en verre, et sa face située en regard de la surface 15 du rotor polie optiquement.
Le flasque 3 présente un logement annulaire 23 dans lequel vient se loger une armature magnétique en fer doux 24 de section en U, qui contient un enroulement d'excitation 25.
Un canal d'amenée 26 du fluide à mettre sous pression relie le logement 2 de la pompe à un réservoir extérieur, non représenté. D'autre part, un canal de sortie 27 permet au fluide sous pression de traverser le flasque 3 en direction de la buse d'émission d'un dispositif d'écriture, non représenté.
Le fonctionnement de cette pompe est le suivant:
La pompe ayant été préalablement amorcée, le logement 2, ainsi que les canaux d'amenée 26 et de sortie 27 sont remplis par le fluide d'écriture.
Le rotor 14 est entraîné en rotation permanente dans le sens de la flèche fl. En dehors des périodes d'écriture, l'enroulement d'excitation 25 n'est pas sous tension, le rotor est maintenu dans la position illustrée à la fig. 1, appliqué par le ressort 18 contre la collerette 11 de l'arbre 6. Le léger espace entre la surface 15 du rotor 14 et la rondelle de verre 22 constitue un by-pass entre la cavité centrale 17 et le logement 2 par lequel le fluide qui pourrait être entraîné par la spirale 16 vers le centre peut regagner le logement 2. La pression du fluide à la sortie est égale à la pression à l'entrée de la pompe.
Au début d'une période d'écriture, l'enroulement d'excitation 25 est mis sous tension.
Le champ magnétique qui s'établit dans le circuit magnétique 24 attire le rotor 14 de façon à appliquer sa surface circulaire plane 15 contre la face polie de la rondelle 22. Dès cet instant, la pression de régime s'établit à la sortie de la pompe, le fluide étant entraîné par viscosité dans le canal en spirale 16. L'effet de piston provoqué par l'attraction rapide du rotor lors de l'établissement du courant contribue à la rapidité d'établissement de la pression de régime.
Cette pression de régime peut être réglée de façon très précise en réglant l'intensité du courant dans l'enroulement d'excitation 25. En effet, dès que la pression du fluide équilibre la force d'attraction du circuit magnétique (compte tenu de la force de rappel du ressort 18), le rotor tend à s'écarter de la surface de la rondelle 22, et le fluide peut s'échapper du canal en spirale 16. On voit qu'un simple potentiomètre sur le circuit d'excitation suffit pour effectuer ce réglage. Un programme très souple de réglage de la pression peut en outre être réalisé en commandant le courant d'excitation par des moyens électroniques.
La construction décrite se prête tout particulièrement à la réalisation des deux flasques, et même du rotor, en matière plastique moulée. En ce qui concerne ce dernier, il suffirait de lui adjoindre, sur sa face inférieure, une rondelle en matière magnétique servant d'armature mobile au circuit magnétique.
Le circuit magnétique formé par l'armature 24 et le rotor 14 présente un entrefer assez grand pour éviter que des variations de la position axiale du rotor 14 en position active ne modifie sensiblement la réluctance dudit circuit.
En variante, il est clair que le déplacement axial du rotor 14 en direction de la rondelle 22 pourrait être commandé mécaniquement, par exemple en déplaçant axialement l'arbre 6 sur lequel le rotor pourrait être directement fixé. Le canal en forme de spirale pourrait aussi être prévu sur une partie fixe de la pompe, le rotor pouvant alors être lisse ou également pourvu d'un canal en spirale.
Pump
The present invention relates to a pump intended to supply devices requiring a very low flow rate at a pressure which is also low, but requiring a very rapid establishment of the operating pressure, a very high constancy of this operating pressure and a also very rapid lowering of the pressure at the end of operation.
These features are particularly desirable in emission nozzle ink supply devices using an ink jet process as described in Swiss Patents Nos. 519991, No. 452559 and No. 451212. In this writing method, the best results are obtained when the ink pressure during the writing process is stabilized around a value ensuring the formation of a convex meniscus at the outlet of the nozzle, a flow in the form of a jet of 'ink of very small section occurring only when this meniscus is subjected to the action of an electric field of determined value.
At the start of a write period, the pressure must reach this speed value in a very short time from a value low enough to avoid any risk of untimely flow. Likewise, at the end of the writing period, the pressure must drop very quickly to this rest value, otherwise the nozzle or the jet control electrodes run the risk of being soiled by ink flows.
The object of the invention is to create a pump allows.
both to meet these very precise conditions by particularly simple, inexpensive means suitable for mass production.
The pump according to the invention is characterized by a first member limited on one of its faces by a first surface of revolution, a face in which a channel having the general shape of a spiral, at least approximately centered on the axis of this surface of revolution, is hollowed out, the channel being open over at least part of its length on this first surface, by a second member limited on one of its faces by a second surface of concentric revolution and of size identical to the first surface, these two surfaces being located inside a chamber filled with the fluid to be put under pressure,
One of the two members being driven in a rotational movement relative to the second around the common axis of the two surfaces of revolution, means making it possible to move one member axially relative to the other in order to apply,
against the action of the pressure of the fluid, the two surfaces of revolution one against the other.
Due to the simplicity of its construction, this pump is extremely safe in operation. Its dimensions, for a determined flow rate, are small. Finally, it allows precise adjustment of the pressure using a simple potentiometer.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the pump which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a vertical sectional view of this embodiment.
Fig. 2 is a plan view of the active face of the rotor of the pump.
Fig. 3 is also a plan view of the other face of the rotor.
With reference to FIG. 1, the pump shown comprises a first flange 1 which has a cylindrical housing 2 of axis X-X '. This cylindrical housing is limited by a second circular flange 3 made of a non-magnetic material, which is screwed at 4 onto the flange 1. A gasket 5 seals the two parts. A shaft 6 passes through the base 7 of the flange 1 along the axis X-X '. At its outer end, it carries a pinion 8 fixed by a pin 9. This pinion is driven in rotation by a motor, not shown. The other end of the shaft 6 penetrates inside the housing 2 and ends with a three-sided drive part 10 limited by a flange 11. A washer 12 presses on a seal 13 which provides sealing. between shaft 6 and flange 1.
Inside the housing 2 centered on the axis X-X ', and made at least partly of magnetic material, is the rotor 14 of the pump.
It is limited upwards by a flat circular surface 15 in which a spiral-shaped channel 16 is hollowed out. As can be seen more precisely in FIG. 2, this channel 16 begins in a central cavity 17 and ends, after several revolutions, at the periphery of the circular surface 15.
The rotor 14 is driven in rotation by the shaft by means of the following device, illustrated in FIG. 3: a three-arm spring 18 is fixed by a triangular central hole 19 on the three-sided drive part 10 of the shaft 6. Each of the arms of this spring 18 has near its end a notch 20 which comes s 'Hang on as many nozzles 21 integral with the underside of the rotor. The spring 18 is formed such that it tends to apply the rotor 14 against the collar 11 of the shaft. In this position, the flat circular face 15 of the rotor is slightly spaced from a washer 22 fixed to the lower face of the flange 3 and centered on the axis X-X '.
This washer may preferably be made of glass, and its face situated opposite the surface 15 of the rotor optically polished.
The flange 3 has an annular housing 23 in which is housed a magnetic soft iron frame 24 of U-shaped section, which contains an excitation winding 25.
A supply channel 26 for the fluid to be pressurized connects the housing 2 of the pump to an external reservoir, not shown. On the other hand, an outlet channel 27 allows the pressurized fluid to pass through the flange 3 in the direction of the emission nozzle of a writing device, not shown.
The operation of this pump is as follows:
The pump having been primed beforehand, the housing 2, as well as the inlet 26 and outlet 27 channels are filled with the writing fluid.
The rotor 14 is driven in permanent rotation in the direction of the arrow fl. Outside the write periods, the excitation winding 25 is not under voltage, the rotor is maintained in the position illustrated in FIG. 1, applied by the spring 18 against the flange 11 of the shaft 6. The slight space between the surface 15 of the rotor 14 and the glass washer 22 constitutes a bypass between the central cavity 17 and the housing 2 through which the fluid which could be entrained by the spiral 16 towards the center can return to the housing 2. The pressure of the fluid at the outlet is equal to the pressure at the inlet of the pump.
At the start of a write period, the excitation winding 25 is energized.
The magnetic field which is established in the magnetic circuit 24 attracts the rotor 14 so as to apply its flat circular surface 15 against the polished face of the washer 22. From this moment, the operating pressure is established at the outlet of the washer. pump, the fluid being entrained by viscosity in the spiral channel 16. The piston effect caused by the rapid attraction of the rotor when the current is established contributes to the rapid establishment of the operating pressure.
This operating pressure can be regulated very precisely by adjusting the intensity of the current in the excitation winding 25. In fact, as soon as the pressure of the fluid balances the force of attraction of the magnetic circuit (taking into account the spring return force 18), the rotor tends to move away from the surface of the washer 22, and the fluid can escape from the spiral channel 16. It can be seen that a simple potentiometer on the excitation circuit is sufficient to make this adjustment. A very flexible pressure adjustment program can further be achieved by controlling the excitation current electronically.
The construction described lends itself very particularly to the production of the two flanges, and even of the rotor, in molded plastic. As regards the latter, it would suffice to add to it, on its underside, a washer of magnetic material serving as a movable armature for the magnetic circuit.
The magnetic circuit formed by the armature 24 and the rotor 14 has a sufficiently large air gap to prevent variations in the axial position of the rotor 14 in the active position from significantly modifying the reluctance of said circuit.
As a variant, it is clear that the axial displacement of the rotor 14 in the direction of the washer 22 could be controlled mechanically, for example by axially moving the shaft 6 on which the rotor could be directly fixed. The spiral-shaped channel could also be provided on a fixed part of the pump, the rotor then being able to be smooth or also provided with a spiral channel.