Pompe à mouvement alternatif Cette invention se rapporte à une pompe à mou vement alternatif, par exemple une pompe destinée à la circulation de liquides contenant des suspen sions solides ou des impuretés.
La pompe selon la présente invention est carac térisée par le fait qu'elle comporte au moins deux chambres successives ayant des parois extensibles et compressibles axialement, un organe d'actionne- ment situé entre les parois latérales de chaque paire successive de chambres, comportant un clapet anti- retour et se déplaçant dans un mouvement de va-et- vient pour propulser du liquide au travers de la pompe,
cet organe d'actionnement provoquant alter nativement la diminution et l'augmentation du volume de ces chambres successives par compres sion et extension du matériau constituant leurs parois latérales respectives à partir de son état moyen.
Le dessin représente, schématiquement et à titre d'exemple, différentes formes d'exécution de la pompe selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue en coupe d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue arrachée illustrant une bague de renforcement.
La fig. 4 est une vue d'ensemble en élévation illustrant une seconde forme d'exécution de la pompe, munie de son moteur d'entraînement.
La fig. 5 est une élévation en coupe de la seconde forme d'exécution.
La fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 montre une variante de construction de l'enveloppe flexible. En référence aux fig. 1 à 3, la pompe comporte un bâti externe ou corps cylindrique 2, des couver cles d'extrémité d'aspiration et de refoulement 4, 6 respectivement, boulonnés parallèlement l'un à l'autre sur les extrémités du bâti 2.
Des gorges annulaires 8 pratiquées dans les cou vercles d'extrémité fixent les extrémités externes d'une enveloppe cylindrique intermédiaire qui est compressible et extensible axialement et qui est divisée en deux parties égales 10a, 10b par un organe d'actionnement 12 central présentant la forme d'un disque, délimitant des chambres d'aspi ration et de refoulement 14, 16 respectivement, les extrémités adjacentes des parties 10a, 10b étant situées dans des gorges 18 pratiquées dans l'organe d'actionnement 12.
Les dimensions axiales des dif férents ensembles constituant la pompe sont telles qu'une compression initiale soit donnée à l'enve loppe flexible 10a, lob lors de l'assemblage de la pompe.
Des paires de passages 20, 22,24 symétriquement disposés et alignés les uns sur les autres sont pra tiqués dans le couvercle d'extrémité d'aspiration 4, l'organe d'actionnement 12 et le couvercle d'extré mité de refoulement 6 respectivement. Associés à chaque paire de passages, des clapets à membrane plane 26 par exemple en néoprène permettent l'écoulement du liquide au travers de la pompe de l'aspiration en direction du refoulement seulement.
Les couvercles d'extrémités comportent des perça ges taraudés 28 destinés à recevoir les connexions d'aspiration et de refoulement ; toutefois dans une variante ils pourraient être munis de flasques à cet effet.
L'organe d'actionnement 12 est déplaçable axia- lement grâce à l'extensibilité et à la compressibilité des parties 10a, 10b de l'enveloppe. Lorsque cet organe d'actionnement se déplace les volumes des chambres d'aspiration et de refoulemnet 14, 16 sont modifiés.
De cette manière, lorsque le volume de la chambre 14 augmente, une succion est créée, ouvrant la vanne 26 disposée sur les passages 20, afin d'introduire du fluide provenant d'une source reliée à la pompe, et dans le même temps, le volume de la chambre lé diminue, provoquant une augmen tation de pression ouvrant la vanne 26 disposée sur les passages 24 afin d'expulser du fluide au travers de la sortie de la pompe.
Lors de la course de retour, les chambres 14, 16 diminuent et augmentent de volume respectivement provoquant la fermeture des vannes 26 disposées sur les passages d'entrée et de sortie 20, 24, la pression changeant de sens dans les deux chambres ; toutefois la pression différentielle produite entre ces deux chambres ouvre la vanne disposée sur les passages 22 pour transférer le fluide de la chambre d'aspiration dans la chambre de refoulement. De cette manière, lorsque l'organe d'actionnement 12 continue son mouvement de va-et-vient, il produit une action de pompage.
Pour entraîner l'organe d'actionnement, un arbre d'entraînement 30 s'étend diamétralement au tra vers de cet organe et est pivoté aux extrémités opposées du corps extérieur 2. Cet arbre d'entraî nement porte une paire d'excentriques 32 dont les levées sont situées dans une position angulaire iden tique. Ces excentriques 32 sont ajustés dans des glissières 34 déplaçables transversalement dans des conduits 36 de l'organe d'actionnement 12.
La rota tion de l'arbre d'entraînement provoque un mouve ment alternatif de va-et-vient de l'organe d'action- nement 12. Du fait que les passages 22 sont disposés dans une autre partie de l'organe d'actionnement 12 que les conduits 36 il n'y a point de contact glissant entre surface devant être rendue étanche au fluide pompé. D'autres formes d'entraînement peuvent être utilisées.
Dans un autre exemple non illustré, des tourillons sont utilisés sur les côtés opposés de l'organe d'actionnement 12 et traversent le corps 2. Ces tourillons sont accouplés à un mécanisme qui convertit le mouvement de rotation d'un premier mobile dans le mouvement alternatif de va-et-vient nécessaire pour l'organe d'actionnement 12.
Chaque partie 10a, 10b de l'enveloppe est cons- tituée par une série de bagues 38 en caoutchouc ou dans un matériau élastique similaire entre lesquel les sont interposés des anneaux 40 relativement rigides,
par exemple en aluminium dont le but est de stabiliser la forme de la section de l'enveloppe 10 lorsque celle-ci est comprimée et étirée par les mou vements de l'organe d'actionnement 12 et par la pression du fluide dans les chambres. A cet effet, les anneaux 40 présentent une section en forme de I.
Chaque âme 42 est en contact avec deux bagues élastiques 38 adjacentes et est relativement mince dans la direction axiale de l'enveloppe intermédiaire afin de donner une grande proportion d'éléments élastiques dans cette direction, tandis que les flas- ques intérieur et extérieur 44, 46 présentent une rigidité suffisante pour résister aux efforts de dis torsion de l'enveloppe intermédiaire. Le flasque extérieur 46 est d'une épaisseur plus grande que le flasque intérieur 44.
La compression initiale impo sée à l'enveloppe flexible ne doit pas être complè tement compensée par le mouvement de l'organe d'actionnement 12, cette construction particulière de l'enveloppe ne permettant pas la transmission de forces de traction. Des fuites pourraient intervenir si le mouvement de l'organe d'actionnement 12 à partir de sa position moyenne surcompensait la compression initiale de chacune des parties de l'enveloppe.
Il est possible de faire fonctionner la pompe décrite sans prévoir de vanne aux passages de refoulement 24. Toutefois, il s'est avéré que lors du pompage de fluide contenant des suspensions solides ou des impuretés, une telle vanne peut aider à nettoyer une obstruction transitoire provoquée par les particules interférant avec la fermeture de l'une des autres vannes qui, si la troisième vanne n'était pas présente, pourrait arrêter complètement l'écoulement.
Dans la fig. 4, une seconde forme d'exécution de la pompe est illustrée comme étant reliée à une conduite d'amenée 48 et à une conduite de refoule ment 50. Elle est entraînée par l'intermédiaire d'un accouplement 52, par un moteur à combustion interne 54, l'ensemble étant monté sur une plaque de base commune 56. Cet arrangement pourrait également être utilisé avec la première forme d'exé cution de la pompe décrite ci-dessus. Cette seconde forme d'exécution de la pompe illustrée schémati quement à la fig. 4 est illustrée en détail aux fig. 5 et 6.
Cette pompe est similaire sous bien des aspects à celle de la première forme d'exécution. Toutefois dans cette seconde forme d'exécution, il y a deux organes d'actionnement 58, 60 et donc, en plus des chambres d'aspiration et de refoulement 14, 16, il existe une chambre intermédiaire 62 disposée entre les deux organes d'actionnement 58, 60.
Une cloison fixe 64 solidaire du bâti au corps 66 interrompt l'enveloppe intermédiaire 68 extensible et compres sible axialement au milieu de sa longueur et cette enveloppe est divisée en quatre parties 68a, 68b,<B>68e</B> et<I>68d,</I> entre lesquelles sont situés successivement le premier organe d'actionnement 58, la cloison 64 et le second organe d'actionnement 60. La cons- truction de l'enveloppe est sous tous ses autres aspects la même que celle de l'enveloppe 10 décrite précédemment.
Comme décrites précédemment, les connexions d'aspiration et de refoulement 28 sont disposées dans des couvercles d'extrémité 70, 72. Des paires de passages 74, 76 de la même forme que les pas sages 22 illustrés à la fig. 2 sont disposées dans les organes d'actionnement 58, 60 et une paire de pas- sages 78 sensiblement plus grands, de forme simi laire, est pratiquée dans la cloison 64. Des vannes à membranes flexibles 26, travaillant comme cla pets antiretours, sont disposées sur la conduite d'entrée et sur les passages 74, 76, toutes ces vannes s'ouvrant en direction de la sortie de la pompe.
Naturellement les passages 78 ne sont pas couverts par une vanne à membrane puisqu'ils servent à réunir les deux parties de la chambre intermédiaire, disposées de chaque côté de la cloison 64. Si désiré, un clapet antiretour supplémentaire peut être dis posé à proximité de la conduite de sortie. Toutefois, cette vanne n'est pas importante dans ce cas, puis que la pompe est déjà munie de trois vannes.
La cloison 64 comporte un carénage central 80 disposé entre les passages 58, réduisant le volume de la chambre intermédiaire approximativement à celui des deux autres chambres. Ce carénage présente une forme opposant un minimum de résistance à l'écoulement du fluide au travers de la chambre intermédiaire.
L'entraînement de la pompe est transmis par l'accouplement 52 fixé sur l'arbre d'entraînement 82 s'étendant diamétralement au travers de la cloison centrale 64. Deux dispositifs de pivotement fixés de part et d'autre de l'arbre d'entraînement présentent trois paires successives de paliers 84, 86, 88. La paire de paliers intérieure 84 est concentrique par rapport à l'arbre d'entraînement et ceux-ci sont pivotés dans le bâti 66.
Les paires de paliers médiane et externe 86, 88 sont excentrées par rapport à l'arbre et chaque paire est déphasée de 180() par rapport à l'autre. Des paires de bras respectifs 90, 92 relient les paires de paliers 88, 86 à des arbres 94, 96 pivotés dans le premier et dans le second organe d'actionnement 58, 60. De cette manière, la rotation de l'arbre d'entraînement 82 provoque le va-et-vient des organes d'actionnement 58, 60 par rapport au bâti avec un déphasage de 180,1 l'un par rapport à l'autre.
On remarquera que comme pour l'arbre d'entraînement 30 décrit dans le premier exemple, les conduits recevant les arbres 82, 94, 96 sont sépa rés de l'intérieur de la pompe.
Pour expliquer l'effet obtenu en plaçant deux organes d'actionnement successifs entraînés dans un mouvement de va-et-vient en direction opposée l'un de l'autre il convient de décrire leurs mouvements à partir de la position illustrée à la fig. 5, position pour laquelle les organes d'actionnement sont illus trés en fin de leur course en direction de l'extérieur.
Lorsque l'arbre d'actionnement 82 tourne, les paliers excentriques 86, 88 provoquent le déplacement des deux organes d'actionnement en direction de la cloison centrale 64 augmentant les volumes des chambres d'aspiration et de refoulement 14, 16 et diminuant le volume de la chambre intermédiaire 62.
En conséquence, une quantité de fluide est aspi rée dans la chambre d'aspiration à partir de la conduite d'entrée et pendant le même temps, le volume de la chambre intermédiaire diminuant à un taux double de celui auquel la chambre de refou lement augmente puisque ce volume est déterminé par le mouvement des deux organes d'actionnement, l'excès de fluide est refoulé par la sortie de la pompe.
Lorsque les organes atteignent leur fin de course intérieure et commencent à revenir dans leur posi tion extérieure, les chambres d'aspiration et de refoulement diminuent de volume et du liquide est de nouveau expulsé par la sortie de la pompe.
Pen dant cette partie du cycle le taux d'expansion de la chambre intermédiaire est double de celui de con traction de la chambre d'admission et, en consé quence, du fluide sera aspiré au travers de la chambre d'admission dans la chambre intermé- médiaire par succion.
Des impulsions sont appliquées au fluide à cha que demi-cycle et compte tenu de l'inertie propre du fluide on obtient un écoulement pratiquement uniforme à la sortie de la pompe lors de son fonc tionnement.
La fig. 7 illustre une variante d'une enveloppe intermédiaire utilisée à la place des parties d'enve loppes 10a, 10b ou 68a, 68b, 68c, 68d décrites. Une douille flexible 98 en matériau tel que du caout chouc est renforcée par deux séries d'anneaux rela tivement rigides 100, 102, disposés le long des sur faces interne et externe respectivement de cette douille. Les anneaux 102 disposés sur la surface externe de la douille sont de section plus grande que les anneaux internes 100.
La douille est fixée sur des éléments rigides 104 qui constituent des pièces solidaires des organes d'actionnement et des couvercles d'extrémité déjà décrits. Chaque élé ment présente un épaulement annulaire 106 s'éten dant le long de la paroi d'extrémité intérieure de la douille dont une protubérance radiale 108, située à l'extrémité de chacun des épaulements, est dis posée à l'intérieur d'une rainure correspondante pratiquée dans la douille pour loger cette protu bérance qui est fixée dans cette position par une bride 110.
En variante, ou en plus, les parties en contact de la douille et des éléments 104 peuvent être fixées par- collage ou cimentation l'une sur l'autre. Un film de protection ou un revêtement peut être appliqué sur la surface interne de la douille ou fixé entre la douille et les épaulements 106 pour séparer la douille du matériel étant pompé. Il est à remarquer que cette forme d'enveloppe peut sup porter une charge de traction et qu'il n'est donc pas nécessaire de lui appliquer une compression initiale lors de l'assemblage de la pompe.
Dans la pompe décrite les parois de la pompe sont étirées et comprimées axialement lorsque le ou les organes d'actionnement se déplacent autour de leur position médiane et cette déformation s'opère pratiquement sans modification de la section droite du boitier de la pompe. Sous l'effet des déformations axiales alternatives, l'épaisseur de la paroi élasti que augmentera et diminuera alternativement, mais l'effet de cette variation sur le volume des chambres sera insignifiant en comparaison du volume interne total de la pompe.
De cette façon il est possible de dire que le volume interne total de la pompe décrite reste, pour toutes les applications, pratique, cons- tant. Ceci contraste par exemple avec les pompes présentant une chambre intermédiaire du type à soufflet dans lesquelles les mouvements axiaux sont compensés par la flexion de la paroi de la pompe et dans lesquels il y a une variation appré ciable du volume interne total pendant le cycle de fonctionnement.