La présente invention concerne une pompe de dosage pour produits liquides, telle que décrite dans le préambule de la revendication 1.

On connaît notamment deux types de dispositifs pour le dosage fin de produits liquides, la pompe à engrenage motorisée et le débitmètre à régulateur de débit. Ces deux types de dispositifs présentent des problèmes, notamment dans les cas où il est nécessaire de changer assez rapidement de produit liquide à doser, comme par exemple dans les installations robotisées de peinture de carrosseries de voitures. En effet, dans le cas d'un changement rapide du produit à doser, il est nécessaire que le dispositif de dosage puisse tre rapidement et facilement rincé, de manière à ce que lors du dosage d'un produit déterminé, il ne reste aucune particule du produit précédent dans le dispositif de dosage. Les deux types de dispositifs connus présentent des problèmes de rinçage dus à des accès difficiles pour le produit de rinçage ou de nettoyage, ou à des espaces parasites dans lesquels le produit à éliminer peut subsister sous forme de film ou d'amas. D'autre part un rinçage non optimalisé provoque une augmentation de consommation de produit de mme qu'une augmentation de la durée nécessaire à un rinçage acceptable.

II est généralement admis que la pompe à engrenage représente le dispositif de dosage le plus fiable et le plus précis, mais qu'elle est aussi le dispositif de dosage le plus difficile à rincer de manière convenable. Une pompe à engrenages du type considéré ici comprend au moins un engrenage menant et un engrenage mené, lesdits engrenages étant portés chacun par un arbre monté sur des paliers disposés dans le corps de la pompe. Ces paliers créent des espaces parasites difficiles à rincer et aptes à conserver du produit de pompage dégradé, cristallisé ou durci. Une manière d'éviter ces espaces parasites consiste à disposer des garnitures d'étanchéité sur chaque palier, soit au minimum quatre garnitures par pompe. Ces garnitures d'étanchéité sont coûteuses, nécessitent généralement un entretien et sont toujours susceptibles de fuir.

Le document JP-04041984 décrit une pompe à engrenages dans laquelle les deux engrenages sont guidés par la surface périphérique extérieure des dents en frottement glissant sur une surface périphérique intérieure de la chambre de la pompe. Si les problèmes mentionnés plus haut sont partiellement éliminés par la suppression des arbres support des engrenages, I'engrenage menant de ce dispositif est entraîné en rotation par un arbre qui lui est rigidement fixé. Ceci a pour inconvénient notamment d'imposer la position latérale de 1'engrenage menant, ce qui nécessite un élargissement de la chambre de la pompe, d'où des espaces parasites latéraux supplémentaires difficiles à rincer.

Un premier but de l'invention est donc de proposer une pompe de dosage pour produits liquides améliorée relativement aux pompes de dosage connues.

Un autre but de l'invention est de proposer une pompe de dosage dont la rinçabilité est nettement améliorée relativement aux pompes connues.

Encore un autre but est de proposer une pompe de dosage apte à doser un volume de liquide de manière précise.

Ces différents buts sont obtenus par une pompe de dosage pour produits liquides possédant les caractéristiques mentionnées dans la partie caractérisante de la revendication 1. Des variantes et formes d'exécution particulières sont décrites dans les revendications dépendantes.

Une forme d'exécution préférentielle d'une pompe de dosage pour produits liquides est décrite ci-dessous, cette description étant à considérer en regard du dessin annexé comportant les figures où : la figure 1 représente une vue latérale selon une première coupe d'une pompe de dosage pour produits liquides selon l'invention,

la figure 2 représente la mme pompe selon une coupe dans un plan perpendiculaire au plan de coupe de la figure précédente, la figure 3 représente schématiquement les éléments constitutifs d'une pompe de dosage.

La figure 1 montre que le corps 1 de la pompe comprend une plaque de fond 10, une plaque intermédiaire 11 et une plaque avant 12, ces trois plaques ayant ici une forme extérieure essentiellement quadrangulaire de dimensions semblables et étant superposées comme on le voit sur la figure. Des moyens de fixation, schématisés en 13, maintiennent ces trois plaques assemblées. Un joint d'étanchéité, non représenté sur la figure, assure t'étanchéité des faces en contact de ces trois plaques.

La plaque intermédiaire 11, vue en élévation à la figure 2, est constitué essentiellement d'une plaque, quadrangulaire selon cette forme d'exécution, comprenant une chambre 110, composée d'au moins deux lobes, aptes à recevoir chacun un engrenage 30,31 d'un jeu d'engrenages 3. Comme on le voit sur la figure 1, dans la forme d'exécution représentée de la pompe, la chambre 110 traverse complètement la plaque intermédiaire 11. La plaque intermédiaire 11 comprend en outre un canal d'entrée de liquide 111 débouchant dans la chambre 110 ainsi qu'un canal de sortie de liquide 112 sortant de ladite chambre. Les orifices des deux canaux peuvent tre disposés chacun sur une paroi latérale de la plaque intermédiaire 11, comme représenté ici, ou alors les canaux 111 et/ou 112 peuvent se prolonger dans l'une ou l'autre des plaques de fond 10 ou avant 12, leurs orifices étant disposés sur une face extérieure de ces plaques.

La pompe comprend en outre un jeu d'engrenages 3 comprenant un engrenage menant 30 et au moins un engrenage mené 31 ainsi que des moyens d'entrainement 4 et des moyens d'étanchéité 5.

Le moyen d'entraînement 4 comprend un moyen motorisé, non représenté sur cette figure, terminé par un arbre d'entraînement 40 traversant un palier 120 aménagé dans la plaque avant 12. Le palier 120

peut tre un palier lisse comme représenté ici ou un palier à roulements.

L'extrémité 41 de I'arbre 40 est formée de manière à tre introduite dans un logement 300 de 1engrenage 30, de forme correspondante, de manière à pouvoir entraîner en rotation ledit engrenage. Dans le cas représenté ici, !'extrémité 41 et le logement 300 ont tous deux une forme en six pans, mais toute autre forme permettant un entraînement en rotation pourrait convenir.

On constate sur la figure que les engrenages 30 et 31 ne sont supportés par aucun arbre, étant uniquement guidés en rotation par la surface périphérique extérieure des dents en contact glissant sur la périphérie intérieure des lobes de la chambre 110. La lubrification des surfaces en mouvement relatif entre elles est assurée par le produit de pompage. L'arbre 40, relié de manière non rigide à 1'engrenage menant 30 par son extrémité 41 ne sert qu'à l'entraînement dudit engrenage, sans avoir de fonction de support ou de guidage. L'arbre 40, respectivement son extrémité 41 ne peuvent donc transmettre qu'un couple de rotation à 1'engrenage menant 30, à l'exclusion de tout autre effort selon n'importe quelle direction. Les engrenages 30 et 31 n'étant plus guidés latéralement par un arbre, il peuvent se positionner latéralement sous l'effet de la pression du produit de pompage agissant sur leurs faces latérales. On peut donc avoir un espace latéral de chaque côté de chaque engrenage aussi petit que possible, à condition que l'on puisse avoir une lame de produit sous pression assurant le centrage latéral de 1'engrenage dans son lobe. De cette manière, on diminue fortement les espaces creux qu'il serait nécessaire de rincer entre deux produits à pomper et on n'a besoin que d'une seule garniture d'étanchéité 5 à monter sur I'arbre 40.

La garniture d'étanchéité 5 peut tre constituée de manière connue de bourrages, de joints à lièvres ou, comme représenté ici, d'une garniture mécanique. La garniture mécanique a, relativement aux autres types de garnitures d'étanchéité connus, I'avantage d'offrir la plus faible force de frottement de rotation. De préférence on choisira donc une garniture mécanique, celle-ci comprenant une bague d'étanchéité 50 montée de manière libre autour de I'arbre 40, apte à se déplacer

axialement dans un logement 121 aménagé dans le palier 120, étant pressée contre la face avant de 1'engrenage 30 par un moyen élastique, par exemple un ressort 51 afin d'assurer mécaniquement l'étanchéité entre la chambre 110 et I'arbre 40. Un joint O-ring 52 fait barrière d'étanchéité statique sur l'arrière de la bague d'étanchéité 50. Des moyens non représentés sur la figure permettent d'empcher la rotation de la bague d'étanchéité. La construction de la garniture d'étanchéité 5 telle que décrite ici permet de reporter la barrière d'étanchéité le plus près possible de l'extrémité 41 de I'arbre 40, relativement aux constructions connues, contribuant ainsi de manière substantielle à la diminution des espaces creux qu'il est nécessaire de rincer entre deux produits de pompage. II a été mentionné précédemment que 1'engrenage 30 était positionné latéralement par l'équilibre des pressions s'exerçant sur ses deux faces latérales. Vu que la surface de la face latérale de 1'engrenage 30 reliée comme décrit à l'arbre 40 est inférieure à la face latérale opposée, I'engrenage 30 aurait tendance à tre pressé contre la face interne de la plaque avant 12. Les moyens élastiques 51 seront donc dimensionnés de manière à exercer une force axiale apte à compenser la différence des forces opposée exercées sur les deux faces latérales opposées de 1'engrenage 30.

De manière optionnelle, la garniture d'étanchéité 5 décrite ci- dessus est complétée d'une alimentation 53 d'un liquide de barrage en provenance d'un réservoir extérieur 54. Le liquide de barrage remplit la portion du logement 121 disposée du côté du joint O-ring 52 opposé à celui baigné par le liquide de pompage, exerçant ainsi une contre-pression sur ce joint afin d'améliorer son étanchéité. Une fuite de liquide de barrage en direction de la chambre 110 ou du liquide de pompage en travers du joint 52 entraîne une variation du niveau de liquide de barrage dans le réservoir 54. En contrôlant ce niveau, il est donc possible de détecter une fuite de liquide au niveau de la garniture d'étanchéité, dans un sens ou dans I'autre.

La présence d'un liquide de barrage dans les parties creuses du logement 121 évite en outre une condensation et une cristallisation du liquide de pompage dans ces parties creuses.

La pompe de dosage à engrenages telle que décrite ci-dessus est donc optimisée afin d'améliorer de manière substantielle sa rinçabilité en éliminant les espaces creux à rincer entre deux produits différents à pomper, ce qui permet d'économiser du produit ainsi que du temps de rinçage. La construction simplifiée de la pompe, diminuant le nombre de ses composants et ne requérant la présence que d'une seule garniture d'étanchéité diminue d'autant le coût de production ainsi que le risque de fuites et améliore sa fiabilité.

La pompe ci-dessus peut avantageusement tre utilisée pour doser un produit à pomper, le volume de produit pompé étant essentiellement proportionnel au nombre de tours des engrenages 30 ou 31. 11 est donc possible, en contrôlant ce nombre de tours, d'obtenir une pompe de dosage de précision. Une telle pompe est représentée schématiquement sur la figure 3.

On reconnaît sur cette figure le corps de pompe 1 avec 1'engrenage menant 30 entraîné par I'arbre 40 comme décrit précédemment. L'autre extrémité de I'arbre 40 est entraînée par un moteur 41, de préférence un moteur électrique, mais pouvant tre aussi un moteur pneumatique, hydraulique ou de n'importe quel type connu, apte à entraîner l'arbre 40. Un réducteur ou une boîte à vitesse 42 peut tre disposé sur I'arbre 40 entre le moteur 41 et la pompe. La vitesse de rotation des engrenages 30 et 31 de la pompe, respectivement le volume de liquide pompé, est donc égal ou proportionnel au nombre de tours de rotation de I'arbre 40 ainsi que du moteur 41. Un codeur 43, apte à relever ce nombre de tours peut donc envoyer un signal de commande à une unité de commande 44, par exemple une unité électronique contenant ou non un microprocesseur programmé, apte à enregistrer ce signal et à réguler le procédé de pompage, par exemple couper l'alimentation du moteur 41 lorsque la quantité voulue de produit a été pompée. Le codeur peut tre disposé en bout d'arbre sur le moteur 41, comme schématisé par le codeur 43 en position A, sur I'arbre 40, avant ou après t'éventuel réducteur 42, comme schématisé par les positons B et C ou dans la pompe elle-mme, comme schématisé par la position D. Le codeur, 43 est de n'importe quel

type connu, optique, inductif, capacitif ou autre, apte à relever le nombre de tours du moteur 41, de I'arbre 40 ou d'un engrenage 30 ou 31, selon la position A, B, C ou D où il est placé.

La construction de la pompe de dosage peut tre compacte, le moteur 41 étant directement accolé au corps de pompe 1 ou alors la construction peut tre plus dispersée, I'arbre 40 étant alors constitué d'un arbre d'entraînement souple. Une telle pompe est avantageusement associée à un bras robotisé de peinture, par exemple pour la peinture de carrosseries de voitures, la pompe y compris son moteur d'entraînement étant logés dans la partie mobile du bras robotisé ou alors, de manière à réduire les masses en mouvement au minimum, le moteur 41 peut tre toge dans une portion de socle du bras robotisé alors que le corps de pompe peut tre logé dans l'extrémité mobile du bras, les deux élément étant reliés par un arbre 40 souple. Une construction dispersée, avec un arbre d'entraînement 40 souple ou rigide, permet aussi d'obtenir une pompe anti-explosion, le moteur 41 susceptible de produire une étincelle pouvant tre éteigne du corps de pompe 1 susceptible de se trouver dans une atmosphère explosive.

Dans chacune des applications possibles d'une telle pompe de dosage, l'incorporation ou non d'un réducteur ou d'une boîte de vitesse 42 ainsi que le positionnement du codeur 43 selon l'une quelconque des positions décrites plus haut, sont déterminés en fonction de I'application considérée.

La construction modulaire décrite permet donc l'utilisation d'une telle pompe de dosage dans de nombreuses applications, peinture, dosage de produits chimiques, alimentaires, pharmaceutiques ou autres.

Les éléments constitutifs du corps de pompe 1 ainsi que les engrenages 3 et la garniture d'étanchéité 5 sont réalisés en des matériaux essentiellement compatibles avec les produits pompés, ces matériaux pouvant tre des métaux ou alliages, par exemple de I'acier inoxydable, des matériaux synthétiques ou des céramiques, ces matériaux pouvant tre

revtus ou non d'une couche de protection. II n'est pas nécessaire que les divers éléments composant la pompe soient constitués du mme matériau.

Diverses variantes d'exécution peuvent tre envisagées pour la construction d'une pompe de dosage à engrenages selon l'invention. La pompe a été décrite comme comprenant un engrenage menant et un engrenage mené ; elle pourrait tout aussi bien comprendre une pluralité d'engrenages menés disposés sur la périphérie d'un engrenage menant. La chambre du corps de pompe comprendra donc le nombre de lobes requis pour accueillir chacun un engrenage. Le corps de pompe a été décrit comme constitué de trois plaques assemblées, ceci pour des raisons de facilité d'usinage de la chambre 110 de la plaque intermédiaire. 11 serait aussi possible que la plaque intermédiaire 11 soit constituée en une seule pièce avec soit la plaque de fond 10, soit la plaque avant 12. De mme, le corps de pompe 1 a été décrit comme étant de forme quadrangulaire, il pourrait en fait avoir n'importe quelle forme apte à contenir une chambre de pompage comme décrite. D'autre part, la pompe de dosage a été décrite comme comprenant notamment un moteur électrique et un codeur.

Ces deux éléments pourraient tre remplacés par un moteur pas à pas, le nombre de pas à effectuer étant déterminé par le volume de produit à pomper.