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PERFECTIONNEMENTS AUX POMPES A TUYAU ELASTIQUE.
L'invention a pour objet des perfectionnements aux pompes d'as- piration et de refoulement de fluide du type connu comportant un tube élas- tique courbé circulairement, combiné avec un organe mobile le long de ce tu- be de manière à l'écraser en réduisant localement sa section et en provoquant ainsi une dépression en amont et une compression en aval de la zone d'écrase- ment mobileo
On n'est pas parvenu jusqu'ici à réaliser des pompes de ce type ayant un caractère vraiment industriel,, c'est-à-dire ayant un débit impor- tant sous les différences de pression relativement grandes tout en évitant les risques d'usure, en facilitant l'interchangeabilité des pièces soumises à l'usure, etc...
Ces perfectionnements portent plus particulièrement sur la cons- titution du tube élastique soumis à l'écrasement, pour soustraire ce tube aux mouvements de torsion sur lui-même qu'il subit sous l'effet de l'organe d'écrasement et pour lui permettre de s'aplatir de la façon la plus rigou- reuse possible en supprimant les espaces morts dans les zones de pliage; Inexpérience a montré en outre que l'on ne pouvait pas constituer le tube soumis à l'écrasement par un tronçon de tube rectiligne cintré circulaire- ment, car les deux parois de ce tube, mises en forme d'arcs de cercle de longueurs différentes étaient soumises à des tensions internes nuisibles à sa tenue et à sa durée.
Suivant l'invention, ce tube est moulé en forme; l'arc de cercle intérieur ayant une longueur initialement plus courte que l'arc de cercle extérieur. L'exécution d'un tronçon de tube ainsi mis en forme ne peut ce- pendant être réalisée que pour une fraction de cercle relativement courte atteignant au maximum 180 ,
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L'invention a donc également pour objet une disposition particu- lière des galets permettant un fonctionnement continu bien que le tube élas- tique ait un développement inférieur à 180 .
On comprendra mieux l'invention en se référant à la description ci-dessous correspondant au dessin annexé sur lequel
La fige 1 représente schématiquement l'allure d'un tuyau initia- lement rectiligne et pressé par un galet contre une paroi circulaire.
La fig. 2 représente une vue analogue dans le cas d'un tuyau mou- lé en forme.
La fige 3 représente une coupe suivant III-III de la fig. 4.
La fig. 4 représente une coupe suivant IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 représente à l'état aplati un tuyau de section ordi- naire.
La fig. 6 représente un mode de réalisation d'un tuyau selon l'in- vention, vu en coupe avec un fragment du carter.
La fig. 7 représente une vue analogue à la fig. 6 le tuyau étant pressé par un galet.
La fig. 8 représente une coupe longitudinale de la paroi supérieu- re d'un tuyau perfectionné selon l'invention.
La fig. 9 représente une vue analogue à la figo 8 d'un autre mo- de de réalisation.
La fig. 10 représente une vue analogue à celle de la fig. 6 d'un autre mode de réalisation d'un tuyau selon l'invention.
La fig. 11 représente une vue analogue à la fig. 7 d'un tuyau analogue à celui de la fige 10 en position écrasée par un galet.
La fig. 12 représente une vue analogue à la fig. 3, le disposi- tif porte-galets étant en position débrayée.
La fige 13 représente un dispositif de sécurité contre les sur- pressions.
La fig. 14 représente en coupe axiale une extrémité du carter.
La fig. 15 représente en coupe axiale un dispositif de protec- tion du roulement d'un galet, et
La fig. 16 représente schématiquemen un dispositif auxiliaire de support des galets.
La constitution du tuyau utilisé dans les pompes du type décrit présente une grande importance. Si l'on se contente de cintrer un tronçon de tuyau droit, c'est-à-dire dont les génératrices opposées ont normalement la même longueur, ce tuyau aura tendance, sous l'effet de l'organe d'écra- sement, à se déformer à la fois transversalement et longitudinalement, ce qui entraîne un frottement avec déplacement du tuyau contre la paroi du carter de sorte que le tuyau aura tendance à se décoller de la paroi du carter comme il est représenté à la fig. 1. Sur cette figure, un tuyau 1 est écrasé par un galet 3 dans un¯carter 2. De chaque côté du point où agit le galet 3 on note des décollements 39,39' de la paroi du tuyau par rapport à la paroi du carter.
Selon l'invention, on utilise un tuyau en matière moulée, qui épouse naturellement la forme du carter,comme il est représenté sur la fig.
2. De cette sorte, le segment de tore n'est soumis au repos à aucune ten- sion interne. Ceci est très important lorsqu'on emploie des tuyaux de gros diamètres pour lesquels la différence du rayon de courbure à la partie ex- terne et à la partie interne est importante. Dans la pratique, le tuyau ain- si mis en forme ne peut cependant pas être réalisé pour une fraction de cer- cle supérieure à 180 En effet, si le démoulage des parties externes du
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moule est facile, la matrice interne ne serait plus facilement extractible pour un arc de cercle supérieure On a été ainsi amené à réaliser une pompe dans laquelle le tuyau a la forme représentée sur la fig. 3.
Sur cette figu- re,on voit que le tuyau 1 comporte une partie torique centrale prolongée de chaque côté par deux segments rectilignes la et lb Ce tuyau est conte- nu dans un carter 2 formé de préférence de deux flasques 19-19' ainsi qu'on le voit sur la fig. 4. Le développement de la partie torique sur un angle inférieur à 1800 permet une disposition particulière des galets 3 permet- tant ùn fonctionnement continu de la pompe, comme il sera décrit plus loin.
Le moulage du tuyau 1 permet de plus de donner à la section du tuyau la forme la plus convenable pour un bon fonctionnement de la pompe.
En effet,les tuyaux utilisés jusqu'ici étaient constitués par un cylindre 1 à épaisseur de paroi constante. Lors de l'écrasement de ce cylindre par un galet 3, on constatait que, tandis que les deux parois supérieure et in- férieure, s'aplatissaient l'une contre l'autre, comme il est indiqué en 15 sur la fige 5, le pliage des extrémités latérales laissait substituer des cavités 16, ce qui présentait un double inconvénient, d'une part l'absence d'une étanchéité absolue, donc un rendement médiocre pour la pompe, d'autre part une fatigue considérable de ces parties latérales.
L'expérience a permis de constater que par un amincissement con- venable de ces extrémités latérales, l'aplatissement était obtenu d'une fa- çon plus uniforme et sans que subsistent des cavités analogues à celles re- présentées en 16. La fig. 6 représente le profil d'un tube 1 modifié selon l'invention en ce qu'il comporte sur chacune de ses parois latérales un amin- cissement 17 de 1 "épaisseur du tuyau. Lors de l'écrasement d'un tuyau ayant cette forme, celui-ci se présente sous l'aspect représenté à la fig. 7. Com- me on peut le voir, cet aspect est celui d'un rectangle sensiblement régu- lier présentant une ligne d'écrasement 18 régulière et sans cavité.
Le pro- fil du galet 3 et des deux flasques de carter 19, 19' peut être prévu pour que le tuyau écrasé se trouve pressé sur toute sa largeur par le galet,et contre le fond de ce carter.
On a cependant constaté également que sous l'action du galet 3, l'écrasement du tuyau provoquait des torsions de celui-ci dans la mesure de l'espace restant libre dans le fond du carter. On a donc cherché à em- pécher tout mouvement latéral du tuyau et dans ce but on a muni celui-ci d'une saillie longitudinale 20 correspondant à une encoche de même forme pratiquée,dans les flasques 19-19' du carter; ainsi, quand on serre les deux flasques 19-19' grâce au système de boulons et écrous 21, on serre en même temps la crête 20, ce qui maintient le tube contre tout mouvement la- téralo Cette crête peut consister en une saillie longitudinale existant sur toute la longueur du tube, comme il a été représenté sur la fige 8, ou en des saillies discontinues, comme 20a, 20b, 20c de la figo 9.
Il est possible de réaliser le tuyau 1 sous une forme différen- te encore de celle représentée à la fig. 6 pour obtenir un écrasement ra- tionnel et un rendement amélioré de la pompe.
Sur la fig. 10, on a représenté là coupe transversale d'un tuyau à profil spécialement étudié, ce profil comportant une paroi intérieure pré- sentant des surfaces supérieure et inférieure 22 aplaties et raccordées l'u- ne à l'autre par successivement une saillie 23, une encoche 24 et une sail- lie plus faible 25. Par écrasement de ce tuyau, comme il est représenté sur la fige 11, l'encoche 24 coopère avec les saillies 23 et 25 de telle sorte que l'on obtient un profil de tuyau écrasé à extrémités 26 légèrement incur- vées, mais ne présentant aucune cavité. Dans ce cas, il est avantageux de donner aux flasques 19-19' et aux galets 3 des formes correspondant à ce pro- fil d'écrasement en U très allongé, ainsi qu'il est représenté sur la fig.
Il également.
Comme on l'a représenté plus haut, le mode de réalisation repré- senté sur'la figo 3 et selon lequel le tuyau présente la forme d'un tore d'un développement d'environ 120 prolongé par deux parties rectilignes,
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la. et 1b, permet une disposition particulière des galets 3. Dans le mécanis- me représenté sur cette figure, la pompe comporte à la manière connue le tuyau flexible 1 prenant appui sur le carter fixe 2 et sur lequel viennent prendre appui successivement en l'écrasant une série de galets 3 entraînés autour d'un arbre 4 dont l'axe passe par le centre de la partie circulaire du carter 2. Ces galets sont représentés ici montés fous sur leur axe res- pectif 5, disposés en étoile autour d'un rotor constitué par deux flasques 6 tournant solidairement avec l'arbre 4.
La rotation du rotor dans le sens de la flèche provoque dans le tube 1 une dépression en amont dans la branche la et une compression dans la branche 1b en assurant par suite un effort de pompage.
Dans les pompes connues de ce type, on a prévu jusqu'ici soit un tube s'étendant sur la presque totalité d'une circonférence, coopérant avec un groupe de plusieurs galets comprimant simultanément le tube en plu- sieurs points, soit un tube ne s'étendant que sur une fraction de-circonfé- rence et coopérant avec des galets agissant successivement sur le tube, de manière que celui-ci ne se trouve jamais comprimé simultanément qu'en un seul point.
Ces deux dispositions présentent des inconvénients; - Dans la première, la longueur de l'arc du tube élastique sur lequel agissent les galets, a pour conséquence que ce tuyau est soumis' à un travail considérable dans le sens longitudinal en provoquant des défor- mations irrégulières et successives qui le détériorent rapidement.
D'autre part, l'utilisation d'un tuyau formant circonférence presque complète, aug- mente le volume de la pompe, le diamètre de cette circonférence augmentant rapidement avec le diamètre extérieur du tuyau,pour permettre à celui-ci de conserver la forme circulaire sans cassures ou plis sur sa paroi inté- rieureo - Dans la deuxième disposition, l'expérience montre que si, lorsque un galet commence à libérer sa pression le galet suivant n'est pas en position de pression complète, il résulte une entrée d'air dans le tuyau, ce qui a pour effet de diminuer le débit du liquide par suite de la diminu- tion de la force d'aspiration provoquée par l'arrivée de l'air.
Selon l'invention, la forme du carter de pompe est donc détermi- née de manière que le tube s'appuie sur lui, .sur un arc aussi court que pos- sible, mais toujours légèrement supérieur à l'écartement angulaire de deux galets successifs, de manière d'une part à éviter les déformations dont il a été question ci-dessus, et d'autre part à permettre que le tube soit tou- jours comprimé en au moins un point en assurant une fermeture complète entre l'aspiration et le refoulement.
Dans la pratique, le nombre des galets du rotor et par suite l'arc circulaire du tube seront déterminés en fonction du débit et de la pression que l'on veut obtenir.
Pour un grand débit, il est nécessaire que l'arc entre deux ga- lets successifssoit assez grand pour permettre au tube de reprendre sa sec- tion circulaire. Si l'on cherche seulement une grande pression, on pourra rapprocher davantage les galets et réduire par suite l'arc circulaire du tube. Dans la majorité des cas, une solution satisfaisante est obtenue avec un arc de 120 et un'rotor à trois galets.
Comme on le voit fig. 4, le galet aura une largeur au moins é- gale à la largeur du tube en position d'écrasement maximum, de manière à é- viter les hernies qui risqueraient de se produire sur les bords échappant à l'écrasement.
D'autre part, le contour intérieur du carter est déterminé en fonction de la forme du tuyau en position écrasée, de manière à épouser cette forme avec un léger jeu en évitant ainsi les frottements des bords du tuyau contre ce carter tout en assurant un bon centrage, comme on l'a dé- crit en se référant aux figures 7 et 11.
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On notera d'autre part que pour éviter l'usure du tube et dimi- nuer les pertes de charge dans les conduits, là partie courbe du tube 1 se raccorde tangentiellement avec les parties rectilignes la et lb sortant par des ouvertures latérales du carter:, On notera également que pour des pompes à gros débit, il'sera avantageux de les disposer de manière que les branches d'aspiration la et de refoulement Il? soient disposées respectivement vers le bas et vers le haute On évite ainsi, sur les tuyaux de raccordement, des coudes susceptibles de gêner la montée de la colonne.
En outre, lors de l'arrêt de la pompe, il suffit de faire faire aux galets un simple tour en arrière, pour que le tuyau soit complètement vidé, ce qui évite le risque de gel du contenu,, On peut également desserrer l'excentrique pour faire cesser la compression, le liquide descendant de lui-même.
Pour éviter la déformation du tuyau l'invention comporte en ou- tre un système de débrayage à l'arrêt. La pompe comportant toujours au moins un galet en contact avec le tuyau, la pression de ce galet s'exerce au même point pendant toute la durée de l'arrêt et tend à provoquer, si la pompe res- te inemployée pendant longtemps, une ovalisation locale qui entraine une di- minution du rendement de la pompe et une usure prématurée du tuyau.
Le système de débrayage suivant l'invention permet d'éviter cet- te pression locale à l'arrêt. L'arbre 4 du rotor tourne dans une bague de bronze 7 par rapport à laquelle elle est excentrée, cette bague 7 tournant elle-même dans une bague en acier 8 excentrée par rapport à la partie cir- culaire 1 du tube. Une clavette 9 permet de bloquer de chaque côté les ba- gues 7 et 8 dans la position représentée fig. 3 pour laquelle les galets 3 appuient sur le tuyau.
Pour passer à la position de repos, ou de débraya- ge de la fig 12 pour laquelle tous les galets sont dégagés, il suffit de dégager les clavettes et de faire tourner l'arbre 4 en agissant par exemple sur la poulie d'entraînement 4a Pour simplifier la manoeuvre de débrayage on peut également rendre la bague ..7 solidaire d'un levier extérieur permet- tant de la faire tourner dans la position de la fig. 3 à la position de la fige 12.
Bien entendu, la valeur de l'excentration de l'arbre 4 et de la bague 7 sera déterminée en fonction de la grosseur du tuyau.
Si on oubliait de remettre l'axe dans sa position de travail, la pompe tournerait à vide, ce qui ne provoquerait aucun dégât.
La fig. 13 montre un autre dispositif de sécurité.
Si on ferme l'orifice de refoulement du tuyau alors que la pom- pe fonctionne on provoque une surcompression qui risque de faire éclater le tuyau.
Pour éviter cet inconvénient, les axes 5 des galets sont, dans la réalisation de la fig. 13, engagés dans des fentes radiales 10 de leurs flasques d'entrainement 6 et sont portés par des chapes 11, soumises elles- mêmes à l'action de ressorts 12 qui, guidés par des goujons 13 et prenant appui sur la collerette 14 concentrique à l'arbre 4, tendent à chasser ra- dialement les galets vers la périphérie. La résistance des ressorts à la flexion est supérieure à la résistance du tuyau 1 en travail normal, de ma- nière que normalement les galets compriment ce tuyau comme s'ils étaient liés rigidement à l'arbre 4, mais inférieure à la résistance du tuyau, lors- qu'il est soumis à une surpression anormale due à l'obturation du tuyau de refoulement.
Il en résulte que dans ce-cas, ce sont les ressorts qui se compriment en permettant aux galets de revenir vers le centre, la pompe tour- nant alors à vide. Les ressorts 12 peuvent également intervenir pour proté- ger l'ensemble du mécanisme au cas où un solide étranger pénétrerait dans le tuyau. Dans ce cas, c'est un de ces ressorts'qui céderait sous la résis- tance rencontrée dans la compression du tuyau, et le corps étranger continue- rait sa course.
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L'invention concerne également un aménagement des extrémités la et 1b du tuyau. Ces extrémités comportent un rebord 1' comme il est re- présenté sur la fige 14 pour éviter le déplacement longitudinal du tuyau aussi bien à l'extrémité d'entrée la qu'à l'extrémité de sortie 1b et sont logées dans l'épaisseur d'une bride 27 du carter en dépassant légèrement la surface de cette bride. De cette sorte,quand on raccordera un tuyau tel qu'un tuyau rigide 28 à l'aide d'une bride 29 et de boulons 30 sur la bri- de 27, l'extrémité 1' du tuyau élastique 1 jouera elle-même le rôle de joint pour ce raccord. Si le tuyau 28 accouplé est souple, on peut lui adjoindre. une bride raccord de même forme que l'extrémité du carter de la pompe, de façon à coopérer avec celui-ci comme précédemment.
Enfin, il est prévu pour éviter la contraction du tuyau 1 sous l'action de la dépression provoquée par l'aspiration, d'incorporer dans l'épaisseur de ce tube un bracelet métallique destiné à résister à cette compression.
L'invention concerne enfin un perfectionnement au montage des galets sur leur axe, particulièrement dans le cas où la pompe est destinée au passage des liquides acides ou corrosifs.
Bien que les liquides ne soient en principe en contact avec au- cun organe de la pompe, puisqu'ils ne traversent celle-ci que par le tuyau, les vapeurs corrosives entourant la pompe risquent d'attaquer les roulements des galets, si ceux-ci sont laissés à découverte De plus, les roulements étant disposés de chaque côté du galet, il peut exister un certain jeu entre celui-ci et la pièce de fixation du roulement sur l'axe d'où un frottement latéral pendant le fonctionnement de la pompe.
Selon l'invention,on prévoit à l'extrémité de l'axe une pièce de recouvrement et de fixation. On voit sur la fige 15, le galet 3 monté sur son axe 5 qui porte également la cage intérieure 31 du roulement à bil- le 32. La pièce selon l'invention est constituée par un disque 33 fixé à l'extrémité de l'axe 5 recouvrant et fixant la cage intérieure 31 et lais- sant libre d'autre part, sans pression, la cage extérieure 34, comme il est représenté respectivement en 35 et 36. Les inconvénients précédents se trouvent ainsi éliminés.
De plus l'invention porte sur un aménagement visant à diminuer l'usure du tuyau vers son extrémité d'entrée, usure provoquée par l'entrée en contact de ce point du tuyau avec chaque galet après que celui-ci, ayant butté l'extrémité de sortie du tuyau a tourné fou sur son axe; à une vitesse de rotation accrue, le plus souvent dans de grandes proportions.
Cette rota- tion libre est suivie d'un choc qu'on minimise selon l'invention en dispo- sant comme il est représenté sur la fige 16 sur le trajet des galets 3 en- tre le moment où ceux-ci quittent le tuyau 1 et celui où ils le rencontrent à nouveau, un guide 37 en matière flexible jouant le rôle du tuyau en l'ab- sence de celui-ci par rapport aux galets et se raccordant sensiblement tan- gentiellement en 38 au tuyau 1, cette partie flexible pouvant comporter une pièce unique comme il est représenté en 37 ou au moins deux laissant un es- pace libre au milieu, pour permettre au galet 3 de se refroidir. De cette sorte, la vitesse de rotation des galets reste pratiquement constante, et il ne se produit aucun choc au point de contact 38 des galets avec l'extré- mité d'entrée la. du tuyau 1.
REVENDICATIONS.
1. Pompe rotative du type comportarit un tuyau élastique en forme d'arc de cercle formant stator écrasé par au moins un galet porté par un ro- tor tournant autour d'un axe passant par le centre de l'arc de cercle carac- térisé en ce que le tuyau est moulé en forme de segment de tore de manière qu'en position de repos il ne soit soumis à aucune tension interne.
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