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" Perfectionnements apportée aux pompes "
L'invention est relative aux pompes, c'est-à-dire aux appareils pour aspirer, refouler ou comprimer un fluije, liquide ou gazeux*
Elle consiste, principalement -- en même temps qu'à faire comprendre à un appareil du genre en question un corps présentant une surface intérieure cylindrique dont les deux extrémités axiales sont reliées respectivement à un orifice d'aspiration et 2 un orifice de refoulement pour le fluide un arbre de ligne moyenne hélicoïdale loge à l'intérieur dudit corps, arbre dont la longueur est égale à au moins un pas de l'hélice et dont la section droite est
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constante tout le long dudit arbre et présente la même largeur totale 1 dans toutes les directions,
les deux extrémités dudit arbre étant raccordées à des tourillons disposés selon l'axe de ladite hélice une pluralité de plaquettes transversales identiques perforées en leurs sones centrales par des fenêtres comprenant deux bords rigides parallèns l'un a l'autre et perpendiculaires à une direction D, bords dont l'écartement est égal à A, lesdites plaquettes étant enfilées sur cet arbre de façon à être empilas les unes sur les autres une membrane tubulaire souple et étanche enveloppant la pile de plaquettes et formant avec elles un élément déformable logé à frottement doux dans le corps, élément dont la ligne moyenne est sinueuse mais plane et dont chaque section droite ne diffère, de la section droite intérieure de la portion de corps qui l'encadre,
que par un rectangle dont deux cotée sont parallèles à la direction D et ont une longueur c et dont les deux autres côtes sont égaux à la plus grande dimension desdites sections droites normalement à D ;et des moyens pour entraîner en rotation ledit arbre, ce qui anime chaque pla- quette d'un mouvement de va-et-vient rectiligne d'amplitude c parallèle à D et crée entre la surface extérieure de la membrane et la surface intérieure du corps des alvéoles fermés progressant longitudinaloment d'une extrémité à l'autre du corps en entraînant le fluide -- à donner auxdites plaquettes un périmètre extérieur circulaire et à percer chacune d'elles de part en part hors de sa zone centrale par au moins une lumière allongée selon la direction D,
lumière traversée avec jeu selon cette direction D, mais sans jeu selon la direction perpendiculaire à D, par une tige de guidage rectiligne solidaire du corps et s'étendant parallèlement aux génératrices de celui-ci.
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Elle comprend, aise à part cette disposition principale, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en mime temps (mais dont certaines pourraient le cas échéant, être utilisées isolément) et dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Le rôle des tige. de guidage est d'emp^cher les plaquettes de tourner sur Iles-même lors de la rotation de l'arbre hélicoïdal, ce que ces plaquettes auraient tendance à faire du fait de leurs formes circulaires et du frottement de l'arbre contre leurs fenêtres centrale., tendant ainsi à bloquer la pompe.
C'est donc la présence de ces tiges qui permet d'utiliser des plaquettes de forme circulaire, forme qui présents de grande avantages en ce qui concerne la facilita de fabrication de ces plaquettes et surtout celle de la membrane qui les enveloppe, ladite membrane pouvant ainsi être formée par un simple élément tubulaire de révolution autour de son axe, De plus, comme la tendance des plaquettes 2 tourner sur elles-môme est absorbée par lesdites tiges, la membrane ne travaille aucunement à la torsion, ce qui constitue un avantage important du point de vue de sa longévitéEn outre, grâce d'une part A cette absence de travail de la membrane l la torsion et d'autre part à la forme de révolution de cette membrane,
il est possible et facile de constituer cette dernière par deux enveloppes superposées t l'une, extérieure, résistante au fluide à pomper et l'autre, intérieure, résistante au lubrifiant des paliers et plaquettes,
L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
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Les figures 1,2 et 2, de ces dessins$ entrent respectivement en coupe longitudinale selon I-I fig. 2, en coupe longitudinale selon II-II fig. 1 et en coupe transversale partielle selon III-III fig. 1, une pompe établie conformément & l'invention.
La figure 4 montre semblablement 1 la fig.3 la même pompe pour une autre position angulaire de son organe entraîneur*
Les figures 5 et 6 montrent respectivement en coupe longitudinale selon V-V fig. 6 et en coupe transversale selon VI-VI fig. 5 un mode de réalisation préfère d'une telle pompe.
Et la figure 7 montre la section transversale d'un arbre particulier susceptible d'équiper les pompes conformes à l'invention.
Avant d'entrer dans le vif du sujet, il convient de rappeler qu'il est déjà connu de réaliser l'entraînement du fluide à pomper de la façon suivante.
On crée des alvéoles fermes entre une surface cylindrique rigide intérieure d'un corps de pompe creux et la surface ondulée extérieure d'un élément déformable de ligne moyenne sinueuse plane, disposé à l'intérieur de ce corps, et l'on anime longitudinalement ces alvéoles de façon à les faire progresser d'une extrémité axiale à l'autre de l'ensemble.
Pour créer lesdits alvéoles, on choisit de façon telle, les deux dites surfaces, que celles-ci soient tangentes l'une à l'autre le long d'une part des crêtes des ondulations de la surface ondulée et d'autre part tout le long d'au moins une ligne sinueuse plane dans chacun des deux plans, parallèles à ladite ligne moyenne,tangents aux deux dites surfaces.
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Pour animer lesdits alvéoles, on agence la portion courante de l'élément déformable de façon telle que ohacune de ses sections ou tranches transversales puisse subir sans déformation des coulissements reotilignes de va-et-vient pa rallèlement à elle-même selon une direction D, indépendam- ment de ses voisines, lesdits coulissements étant guides par deux portées planes opposées de la surface rigide du corps formant chemin de glissement et chaque section ou tranche 'tant dessinée de façon à appliquer jointivement en chaque fin de sa course contre le fond correspondant Ce ladite surface rigide l'une des deux portions de sa péri- phéric qui se raccordent l'une 1 l'autre le long desdites portées planes,
et l'on commande les coulissements transver- saux en question de chaque section ou tranche de façon telle que chacune de celles-ci soit légèrement décalée transversalement par rapport à ses voisines et que l'empilement de ces sections ou tranches présente une surface ondulée ou sinueuse.
A cet effet, l'on évide chaque section ou tranche transversale de l'élément déformable par une fenêtre comprenant deux portées rigides en regard (considérées selon la direction D), on engage dans ces différentes fenêtres un arbre de ligne moyenne hélicoïdale ou sensible-* ment telle dont chaque section transversale demeure en permanence tangente aux deux dites portées rigides de la fenêtre correspondante, et l'on entraîne en rotation ledit arbrs.
Pour constituer l'élément sinueux déformable, on a déjà proposé d'avoir recours a une pile de plaquettes enveloppée d'une membrane souple et étanche, mais pour empêcher que ces plaquettes se déplacent angulairement
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sous l'influence des rotations de l'arbre hélicoïdal central, déplacements qui provoqueraient le blocage dudit arbre, on donnait auxdites plaquettes - et donc à la surface intérieure du corps cylindrique - un périmètre transversal rectangulaire. Il en résultait de sérieuses difficultés en ce qui concerne d'une part la fabrication et la mise en place de la membrane, d'autre part la longévité de cette dernière, laquelle devait constamment travailler à la torsion pour transmettre au corps les sollicitations torsionnelles subies par les plaquettes.
On pallia ces inconvénients, conformément à l'invention, en donnant aux plaquettes une forme circulaire et en faisant encaisser leurs sollicitations a la torsion par des tiges longitudinales solidaires du corps.
Dans ce qui suit l'on va décrire plusieurs modes de réalisation de pompes basées sur ce principe, à titre bien entendu purement illustratif et non limitatif.
Dans celui illustré sur les fig. 1 à 4, le corps de pompe,rigide comprend un cylindre creux 1 dont la section transversale interne est composée de deux demi- cercles (fige 3) de diamètre à raccordés entre eux par deux segments de droite parallèles 1 une direction D et de longueur c, Ce cylindre 1 est raccord' ! ses extrémités à respectivement deux chambres 2 et 3 dann lesquelles débouchent des raccorde 4 et 5 pour tuyauteries d'aspiration et de refoulement.
L'élément déformable a surface ondulée est constitué par un empilement de plaquettes circulaires ou rondelles 6 minces (par exemple épaisses de 1 mm) revêtu d'une gaine souple et étanche ?7 dont le diamètre extérieur est égal à a.
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Chaque plaquette 6 est évidée par uns fenêtre fectangulaire 8 dont les petits actes sont parallèles à D et par deux lumières 9 allongée parallèlement à Dit dosées symétriquement l'une de l'autre par rapport à la fenêtre 8,
La fenêtre 8 est traversé par un arbre 10 dont la section transversale est un cercle ayant un diamètre égal à la longueur 1 des petits cet'. de la fenêtre 8. La ligne moyenne de cet arbre, ou plus précisément de la portion Courante ou médiane de cet arbre, est une portion d'hélice de diamètre c et de pas p.
La longueur de cette portion courante est au moins égale à Les extrémités de ladite portion d'hélice sont raccordées progressivement à l'axe de celle-ci.ce qui permet d'une part de maintenir immobiles les plaquettes 6 terminales lors des rotations de l'arbre 10 et d'autre part de raccorder sans disconti- nuit' ledit arbre à des tourillons 11 axés selon l'axe de l'hélice et montée pivotants dans des paliers 12 du corps, notamment par l'intermédiaire de roulements 13 1 de la sorte la gaine7 peut être raccordée sans pli à des portées cylindriques externes 16 solidaires des paliers 12 et être fixée de façon 'tanche sur ces portées par exemple à l'aide de liens annulaires 14.
Les lumières 9 sont traversées par des tiges cylindriques 15 dont la section transversale est un cercle ayant un diamètre égal à la largeur desdites lumières.
Ces tiges 15 sont fixées à leurs deux extrémités sur le corps et guident les coulissements transversaux des plaquettes 8 tout en interdisant leurs rotations lors des rotations de l'arbre 10.
A tout instant l'élément déformable (6, 7) a extérieurement la forme d'un serpent dont la ligne
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moyenne sinueuse et plane a une amplitude de c/2. Cet élément demeure tangent tout de son long aux deux surfaces planes internes du cylindre 1, qui sont parallèles au plan de ladite ligne moyenne (surfaces disposées horizon- talement et désignées par 17 sur les fig, 1 et 3), et les otites 19 de ses ondulations sont tanches aux surfaces incurvées du cylindre 1 (fig. 2 et 4). De la sorte des alvéoles fermes 18 de volule 1/2 acp sont crées entre ledit élément et lrdit cylindre.
Il suffit d'entraîner on rotation l'arbre 10, par exemple à la main ou à l'aide d'un moteur, pour faire progresser chacun de ces alvéoles de l'extrémité amont à l'extrémité aval de l'ensemble t en effet chaque plaquette se comporte lors desdites rotations comme un excentrique a cadre et subit un mouvement de va-et-vient rectiligne (horizontal dans l'exemple illustre) d'amplitude parallèlement à D,
On voit sur les fig. 3 et 4 les positions occupées par une même plaquette 6 pour deux positions de l'arbre 10 angulairement décalées de 90 .
Il est à noter que, la longueur de la portion active de l'ensemble étant au moins égale à un pas de l'hélice, chaque alvéole 18 est isolé de la chambre amont 2 avant d'être mis en communication avec la chambre aval 3 il en résulte une étanchéité totale entre ces deux chambres, ce qui rend inutiles les joints d'étanchéité.
En outre, du fait de la liaison étanche entre la gaine 7 et les portées 16, le circuit de fluide pompé est totalement isolé de l'intérieur de ladite gains, On peut par conséquent admettra sans difficulté un lubrifiant à l'intérieur de cette gaine, par exemple en vue de réduire
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les usures dues aux glissement* transversaux des diffé- rentes plaquette ? les unes contre les autres, de lubrifier les roulements 13, etc. : c'est dans ce but qu'a été prévue la canalisation 39 de la figure 1,
La pompe fonctionne indifféremment pour les deux sono de rotation de l'arbre 10 :
si l'on inverse le .en. de rotation dudit arbre, le sens de circulation des alvéolée, et donc du fluide pompe, est 'salement inversé. les portions, des plaquettes 6, les plus sujettes à l'usure du fait des frottements, sont avantageusement renforcées par des revêtement ou pièces rapportées spé- cialement résistants :
c'est le cas des renforts 20 rapportés sur les grand$ cet'. des fenêtres 8 (fige 8 et 4,) Chacun desdite renforts peut indifféremment être rapporté sur chaque plaquette individuellement ou être constitué par une lame ou gaine flexible intéressant tout l'empilement de plaquettes et interposa entre leurs fenêtres et l'arbre*
Dans le mode de réalisation préféré illustré sur les fige 5 et 6, on retrouve les éléments désignés par les références 1 à 13 ci-dessus ainsi que les tiges de guidage 15 et que les alvéoles 18 et l'on y a mis en oeuvre en ou- tre les dispositions suivantes.
Pour réduire l'usure entre les tiges de guidage 15 et les bords, des lumières 9, le long desquels ces dernières glissent, on augmente les surfaces en contact en faisant comporter auxdites tiges deux portées planes de glissement 151 parallèles à la direction D, Cas portées peuvent être des Méplats parallèles l'un 1 l'autre raccordes entre eux par des surfaces incurvées ou encore deux faces d'un laminé à section rectangulaire ou carrée.
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Pour réduire l'usure par frottement entre chaque plaquette et d'une part ses voisines, d'autre part l'arbre 10 et les tiges 15 qui la traversent, on les constitue en un matériau présentant un excellent coeffi- oient de frottement, notamment en une résine phénolique armée de coton et chargée de graphite colloïdal telle que celle connue sous la désignation CELORON.
Pour réduire encore l'usure par frottement des plaquettes les unes contre les autres, il est avantageux de les ajourer par des perforations multiples 41, ce qui présente en outre l'avantage d'améliorer la lubrification des plaquettes et d'alléger 1 Ensemble*
Pour améliorer la lubrification des plaquette., il convient de refroidir l'huile 42 destinée à cet usage, laquelle atteint facilement une température de 80 à 60 C, par exemple en la faisant circuler en circuit fermé dans un circuit extérieur 43 avantageusement équipé d'ailettes 44 de refroidissement, ledit circuit étant bien entendu isole de façon étanche de celui du fluide pompe.
Pour faciliter le montage de la membrane 7 autour de la pile de plaquettes 6, on constitue cette membrane à la façon d'un sac élastique moulé composé d'une partie centrale tubulaire de révolution et de deux parties terminales tronconiques de révolution dont l'une converge vers son extrémité alors que l'autre au contraire diverge vers son extrémité.
Le diamètre initial de la portion tubulaire est inférieur à celui des plaquettes 6 à envelopper de façon que la mise en place du sac tende élestiquement celui-ci en supprimant tout risque de jeu entre sac et plaquettes*
Cette mise en place du sac s'effectue de la façon suivante
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On commence par monter les tiges 15 et l'arbre 10 dans l'un des paliers 12 (avec roulement 13), puis on empile les plaquettes 6 sur ces éléments, qui les traversent$ et l'on coiffe la pile de l'autre palier 12 (avec roulement 13), On introduit ensuite l'ensemble ainsi forma dans le sac 7 par son ouverture évasée,
ce qui dilate dit sac au fur et à moeurs de son remplissage* A la fin de cette opérationles deux portions tronconiques terminales du sec t'appliquent élastiquement chacune contre une port', tronco- nique complémentaire du palier 12 qu'elle entoure.
Pour parfaire l'étanchéité, on applique axialement des lèvres annulaires prévues aux extrémités du sac 7 (l'une 71 vers l'extérieur de l'extrémité évasée de façon à ne pas gêner l'introduction ci-dessus et à faciliter le démoulage du sac, et l'autre 72 vers l'intérieur de l'extrémité rétrécie de façon à retenir dans le sac l'ensemble introduit et à faciliter également le démoulage du sac) contre des portées correspondantes des paliers 12, par exemple par vissage de tiges extérieures 45arrimées sur les deux extrémités axiales du corps de pompe.
Dans un mode de construction avantageux de ce corps chaque chambre2 ou3 est venue de moulage avec le raccord 4 ou 5 correspondant et forme une pièce indépendante qui est appliquée axialement contre le cylindre creux 1 à l'aide desdites tiges 46, avec interposition de joints d'étanchéité toriques 46.
A titre puroment indicatif on donne ci-après quelques précisions sur un mode de réalisation de l'invention confor- me aux fige S et 6 ayant donné toute satisfaction t - membrane 7 t épaisse de 4 mm et constituée en deux
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couches superposées, l'une intérieure relativement épaisse en un élastomère résistant aux huiles lubrifiantes utilisées et l'autre,extérieure,plue mince, inerte vis- à-vis du liquide pompe et constituée par exemple en le polyéthylène chlorcsulfoné connu sous la désignation HYPALON (substance qui pourrait être remplacée par le opolymère de fluorvoinylidène et d'hexaflucroprophyyène connu sous la désignation VITON,
par le polytriflucromono chloroéthylène ou môme par le polytétrafluoréthylène, qui est suffisamment élastique sous la faible épaisseur envisagée) - diamètre intérieur de la portion tubulaire de la membrane 7 : 52 mm avant montage et 75mm après montage 1
6 plaquettes 6 constituas en la résine phénolique armée connue sous la désignation CELORON, d'épaisseur 1 mm et de diamètre 75 mm ; - nombre des plaquettes : 250 ;
- arbre 10 constitua en acier nitruré de diamètre 30 mm et de longueur utile 260 mm (dont 200 mm seulement corras- pondent a une véritable hélice, le reste correspondant aux portions de raccordement & l'axe de rotation), - pas de l'hélice ! t 100 mm et son diamètre 1 5 mm ; - vitesse de rotation ; 900 tours/minute ; - débit théorique t 2700 1/h ; - débit pratique & pression nulle de refoulement ; 2500 1/heure ; - débit pratique 1 pression de refoulement 2300 1/h.
Si on utilisait un arbre 10 de même diamètre que le précédent, mais correspondant à une hélice de diamètre
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8 ma et de pas 200 ma, on obtiendrait un débit théorique de 7200 1/h.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement ceux des mode de réalisation, de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variante*, notamment :
- ce liée où la section droite de l'arbre hélicoïdal, tout en demeurant constante le long de cet arbre et en patentant la même largeur totale il dans toutes le* directions, ne serait pas circulaire, mais aurait par exemple la forme de la came excentrique de Trézel illus. très en 47 sur la fig.
7, came dont le profil peut être facilement construit à l'aide d'arcs de cercles à partir d'un triangle équilatéral ABC ayant l'un de ses sommets sur l'axe de rotation, - celles où le nombre de pas de la partie active de l'arbre serait supérieur à 1 ou 2, chaque pas formant un étage de pompage, - celles où, le fluide de pompage étant compressible, le pas de l'hélice serait variable le long de cet arbre, - celles où la surface cylindrique intérieure du corps de pompe, au lieu de faire partie intégrante de ce corps, serait matérialisée par une chemise rapportée à l'intérieur de ce corps, - celles où ladite surface, au lieu d'être dure, serait ..et-rigide. par exemple en caoutchouc dur, de façon à améliorer l'étanchéité des alvéoles formés.