EP0236148A2 - Pompe volumétrique à multifonctions du type à piston oscillant - Google Patents

Pompe volumétrique à multifonctions du type à piston oscillant Download PDF

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EP0236148A2
EP0236148A2 EP87400045A EP87400045A EP0236148A2 EP 0236148 A2 EP0236148 A2 EP 0236148A2 EP 87400045 A EP87400045 A EP 87400045A EP 87400045 A EP87400045 A EP 87400045A EP 0236148 A2 EP0236148 A2 EP 0236148A2
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EP
European Patent Office
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piston
shaft
axial
assembly
pressure
Prior art date
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Withdrawn
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EP87400045A
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German (de)
English (en)
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EP0236148A3 (fr
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Pierre Penitot
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP0236148A2 publication Critical patent/EP0236148A2/fr
Publication of EP0236148A3 publication Critical patent/EP0236148A3/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/005—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of dissimilar working principle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/001—Pumps for particular liquids
    • F04C13/002—Pumps for particular liquids for homogeneous viscous liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/02—Rotary-piston machines or pumps of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C2/04—Rotary-piston machines or pumps of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents of internal axis type

Definitions

  • the present invention relates to a device for improving the volumetric and mechanical yields of a positive displacement pump of the oscillating piston type.
  • these pumps In order to compensate for the radial and axial clearances, these pumps currently comprise rubber pistons or metal pistons with punctual backlash compensation.
  • the radial clearance take-up is carried out punctually by a metal spring. This is of relatively low force due to the design of the assembly and its punctual action does not balance the pressure resultant, which limits the use of these pumps to a reduced delivery pressure (4 to 5 bar).
  • the axial force of the pressure on the piston is balanced by a spring whose force is limited so as not to harm the mechanical efficiency, this to the detriment of the working pressure.
  • a seal in the axial direction is obtained by the use of the discharge pressure which is brought to act on both sides of a plate by means of a pressure balance orifice (improvement of the volumetric efficiency ).
  • the action of this plate on the. piston is independent of the discharge pressure (self-balance, improvement of mechanical efficiency).
  • An axial compression part made of rubber coated with polytetrafluoroethylene ensuring protection against extrusion and corrosion, gives the force necessary for sealing when the pump is started before the plate self-balances.
  • the rubber of the compression piece used to take up play is not subjected to friction or in contact with the pumped liquid.
  • the radial compression assembly (3) shown in FIG. I bis, comprises two U-shaped end pieces coated with P T F E (310), one or more elastic juxtaposed prestressed rods (320), a screw (330).
  • the clearance (340) allows the piston (I) to move back towards the center.
  • the invention thanks to these axial and radial clearance take-up devices, allows the following hydraulic operation.
  • the rotation of the motor causes a modification of the volume of the Asp chambers. and Ref. causing the suction of the liquid entering the suction pipe and the simultaneous delivery in Ref.
  • the pump is self-priming and can start dry, that is to say operate without the liquid having been previously introduced into the Asp chambers. and Ref. It is reversible, depending on the direction of rotation of the motor the Asp chambers. and Ref. are swapped and the direction of movement of the liquid reversed.
  • the maximum hydraulic pressure obtained in the chamber Ref. is about 10 to 15 bar.
  • This pressure is introduced into an annular chamber (I3) defined by the contacts (8) (I0) (2) (9). Self-sealing is thus obtained in contact with the front plate (10) on the piston (I) and the bottom (I2), that is to say that the greater the pressure in the chamber Ref. the greater the pressure in the chamber (I3) which ensures optimum volumetric and mechanical efficiency by balancing the forces on the plate (10)
  • the present invention also aims to improve the sealing device of the friction-oscillating piston by lateral supports on the diaphragm (radial wall separating the suction orifice from the discharge).
  • the backlash device overcomes these drawbacks. It is characterized in that the piston has an extendable slot in which is housed a metallic elastic element so that the diaphragm piston contact is permanent.
  • the suction and discharge chambers are thus isolated from the bearing which does not have a wear compensation device. One can then easily, without risk of contaminating the transferred fluid, use an external fluid to lubricate the bearing.
  • FIG. 4 represents a longitudinal section of the device provided with such an improvement in combination with the first.
  • FIG. 5 represents a cross section of the device of FIG. 4.
  • Figure 6 shows a cross section of a variant of this device.
  • the device shown in figs. 4 and 5 comprises the piston (I) in which it was made, at the periphery and along a generatrix, lips (17) and (I8) of rounded shapes sliding on a diaphragm (I9) of rectangular shape embedded in the body (2).
  • an expandable slot (14) has been made in the piston comprising a circular housing (I6) receiving an elastic element (I5) permanently compressing the diaphragm (I9) between the lips (17 ) and (I8), removing the play in (17) existing in the first characteristic.
  • the plate (I0) is modified (20) with a smaller internal diameter (2I).
  • a circuit shown in Figure 4 is used to lubricate the bearing (4).
  • FIG. 6 A variant of the device is shown in FIG. 6.
  • the lips (17) and (I8) which provided a linear contact on the diaphragm have been replaced by 2 blades (22) ensuring a surface contact.
  • a circular housing At the periphery of the piston (I) and according to a generator, a circular housing has been produced receiving the 2 oscillating blades (22) having a flat surface coming to bear on the diaphragm (I9).
  • the third characteristic of the present invention relates to a device for improving the operation of the seal by friction on the shaft.
  • the current seals operate either under vacuum or under pressure and in this case the wear is directly proportional to the pressure, any other parameter being maintained elsewhere (speed of rotation, fluid, temperature, etc.).
  • the device according to this third characteristic in combination with the first, makes it possible to considerably reduce the wear of the seal despite a high discharge pressure.
  • the piston places the suction chamber in communication with the rear of the mechanical seal. This is then subjected to an absolute pressure of I bar while the discharge pressure can be I0 bar and more. At rest, the static pressure acts at the rear of the mechanical seal which moves to come to bear against a stop mounted on the motor shaft. During a new operation, the seal resumes its place and its primary function.
  • This device comprises the piston (I) which, driven by a circular oscillation movement, perfectly applies its lip (I8) on the discharge side to the diaphragm (I9) while the lip (I7 ) of the piston on the suction side connects the vacuum chamber with a washer (23) of the mechanical seal.
  • the latter is composed of a counterface (24) made watertight on the rear plate. (I2) via a seal (25).
  • This counterface (24) is free in translation but blocked in rotation by means of a screw-washer assembly (26).
  • a rotating glass (27), sealed on the shaft (6) by means of a seal (28), is rotatably connected by a lug (29) to the shaft (6).
  • An axial spring (30) ensures the initial pressing of the rotating glass (27) on the back face (24).
  • a hole (3I) in the shaft (6) admits atmospheric pressure.
  • a stop (32) mounted on the motor shaft limits the axial movement of the packing assembly.
  • a sealing device is thus obtained, the operation of which is as follows. During the rotation of the piston (I) the vacuum exerted in the chamber Asp, passing between the diaphragm (I9) and the lip (17) of the piston, penetrates to the washer (23).
  • the device allows application as a high pressure pump.
  • the device according to this version making it possible to remedy this drawback, is characterized in that, in the assembly defined in the first version, the shaft is extended so as to receive a second piston.
  • a rectifier properly directs the fluid from the outlet of the first piston to the second.
  • the suction is always carried out on the first body, the repression being done on a second body.
  • the device can be used as a rotary metering pump without valve.
  • the device according to this characteristic makes it possible to increase the adjustment capacity of the rotary metering pumps, reaching I60 ° corresponding to 45% of displacement variation with excellent precision better than I% and always without valve.
  • the device comprises an assembly defined as a first characteristic in which the body receives a rotary shutter making it possible to adjust the displacement of the pump using a pair of bevel gears and reading vernier.
  • This device is characterized in that the body is perforated with recycling holes in the suction zone over I60 ° (variation in displacement) and no perforation in the delivery zone; an orifice at the end of the piston stroke ensures the escape of the liquid towards the delivery, seals ensure the peripheral and axial sealing between the suction and the delivery.
  • the shutter (40) is drawn in an intermediate position between j and k.
  • the liquid enters through the pipe Asp to come into the suction chamber defined by the contact of the piston (I) on the perforated body (39).
  • the piston pushes the liquid into the delivery chamber.
  • the latter cannot exit through the Ref tubing because it returns back through the holes (47) on the side of the delivery chamber of the body (39).
  • the generatrix of contact perforated piston-body arrives at a point (48) corresponding to the end of the obturator (40) masking the holes, the liquid cannot go back because of the obturator and crosses the tubing Ref .
  • the volume of the displacement defined by position (48) is intermediate.
  • the device in combination with the first, possibly with the second and the third, is applicable to the production of a mixing group by centrifugal mobile with forced injection.
  • the output speed decreases with increasing viscosity which limits the field of application of these devices.
  • the device according to this sixth version linked to the first, 'making it possible to remedy this drawback is characterized in that the. flow speed ensured by the positive displacement pump supplying the impeller, is constant whatever the viscosity. The impeller is therefore necessarily profiled, no longer to ensure the flow rate, but to efficiently cross the flows.
  • the device as shown in Figures 14 and 15 (with closed impeller) and Figures 16 and 17 for the open impeller variant, comprises an assembly defined by the first characteristic in which the shaft (6) has an extension (49 ) to receive a coupling sleeve (50) driving a main shaft (5I) on which is locked a closed (52) or open (56) impeller comprising six three-sided blades (521) in vertical planes integral with the partition median (522) with fins ⁇ 523) oriented once below, once above the horizontal and so on.
  • This partition has holes (524).
  • the impeller When the impeller is closed, it is associated with an "open cheek" in upper q (525) having a flange (526), the lower cheek (527) then closing the impeller and oriented holes (528) and (529 ) in the cheeks favoring the deviation of the jets and recycling.
  • the assembly is closed by the cap (9) which is formed by an intermediate plate (53) on which is mounted a tube (54) supporting a bearing guide (55).
  • Figure 18 shows the installation of the device object of Figures 14 to 17 comprising the tank and the assembly of pipes and valves.
  • the pump sucks the liquid in (1) and discharges it in (n) in the support tube (54).
  • the liquid divided by the holes in the grill the bearing support (55) arrives in the impeller (52) or (56).
  • the Li-. that already present in the tank, enters (q) into the impeller.
  • the flow crosses successively above and below the horizontal.
  • the valve cock being oriented properly, the pump sucks the liquid in (m) and discharges it in (n) in the same way as above.
  • valve plugs being oriented on p, m, where the tank is emptied through the pump.
  • the device is applicable to continuous grinding.
  • the device comprises an assembly defined by the first characteristic in which the shaft (6) has an extension (58) for receiving a booster screw (59) and a rotary scraper (60).
  • An inner perforated body (6I) is mounted on a plate (62) receiving an outer body (63).
  • a cap (6 4 ) closes the assembly.
  • the operation is as follows.
  • the non-homogeneous paste enters through the Asp tubing, is rotated by the feeding screw (59) which pushes it through the plate (62) into the chambers located between the piston and the body (6I).
  • the piston crushes the dough which passes through the calibrated holes of the body (6I). Homogeneous, it is taken up by the scraper (60) to be evacuated by the tubing Ref.
  • the device is applicable to continuous filtration.
  • the device as shown in Figures 21 and 22, comprises an assembly defined by the first characteristic in which the ar bre (6) has an extension (65) for receiving a pinion (66) communicating its rotational movement to a brush (67) via a pinion (68).
  • a tray (69) receives a filter element (70) and a body (71) closed by a cap (72).
  • the operation is as follows.
  • the liquid charged with solid particles enters through the pipe Asp.
  • the clear liquid leaving the filter element (70) is directed to the pump and then the Ref tubing while the solid particles are entrained by the brush (67) in rotation towards the purge.

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Abstract

L'invention concerne des dispositifs de rattrapage du jeu axial et radial et un auto-fonctionnement permettant d'obtenir une amélioration des rendements volumétrique et mécanique de pompe volumétrique du type à piston oscillant.
Une pièce de compression radiale (3) plaque un piston (1) sur un corps (2). Une pièce de compression axiale (8) agit sur une plaque avant (10), munie d'un orifice d'équilibre des pressions (11), qui appuie le piston (1) sur une plaque arrière (12). Le piston (1) possède une fente dans laquelle un élément élastique permet un contact rigoureux du piston avec un diaphragme (19). Une glace tournante (27) appuie en permanence sur une contreface fixe (24) composant ainsi une garniture d'étanchéité.
Les dispositifs selon l'invention sont particulièrement destinées aux pompes volumétriques effectuant en chimie et para- chimie des opérations de transfert basse et haute pression. Débit fixe ou variable. Mélange, broyage et filtration.

Description

  • Pompe volumétrique à multifonctions du type à piston oscillant.
  • La présente invention concerne un dispositif d'amélioration des rendements volumétrique et mécanique de pompe volumétrique du type à piston oscillant.
  • Afin de compenser les jeux radial et axial ces pompes comprennent actuellement des pistons en caoutchouc ou des pistons en métal à rattrapage de jeu ponctuel.
  • Dans le cas des pistons en caoutchouc le frottement sur les parois latérales entraîne une usure progressive et une fuite interne irrémédiable dans le temps. Le caoutchouc voit ses caractéristiques mécaniques diminuer au frottement en présence de fluides corrosifs ou à haute température.
  • Dans le cas des pistons en métal le rattrapage de jeu radial est effectué ponctuellement par un ressort métallique. Celui-ci est d'une force relativement faible du fait de la conception de l'ensemble et son action ponctuelle n'équilibre pas la résultante de pression, ce qui limite l'emploi de ces pompes à une pression de refoulement réduite (4 à 5 bar). D' autre part, l'effort axial de la pression sur le piston est équilibré par un ressort dont la force est limitée afin de ne pas nuire au rendement mécanique, ceci au détriment de la pression d'utilisation.
  • Le dispositif selon la présente invention, permettant de remédier à ces inconvénients, est caractérisé par :
    • Un rattrapage de jeu radial effectué par un ensemble de compression en caoutchouc encastré et précontraint au montage, enrobé aux extrémités de polytétrafluoréthylène assurant une étanchéité sur l'excentrique quel que soit le produit pompé. Cet_ensemble de compression annulaire accepte les efforts radiaux dans tous les sens et réagit, du fait de sa précontrainte (80 bar), immédiatement à l'action de la pression (amélioration du rendement volumétrique). Le matériau du piston est choisi suivant le milieu ambiant (plastique, métal, céramique...). Le caoutchouc de l'ensem- ble de compression servant au rattrapage de jeu n'est pas soumis au frottement et n'est pas au contact du liquide pompé.
  • Une étanchéité dans le sens axial est obtenue par l'utilisation de la pression de refoulement qui est amenée à agir de part et d'autre d' une plaque par l'intermédiaire d'un orifice d'équilibre des pressions (amélioration du rendement volumétrique). L'action de cette plaque sur le . piston est indépendante de la pression de refoulement (auto-équilibre, amélioration du rendement mécanique). Une pièce de compression axiale, en caoutchouc enrobé de polytétrafluoréthylène assurant une protection contre l' extrusion et la corrosion, donne la force nécessaire à l'étanchéité au démarrage de la pompe avant l'auto-équilibre de la plaque. Le caoutchouc de la pièce de compression servant au rattrapage de jeu n'est pas soumis au frottement ni en contact avec le liquide pompé.
  • Les dessins annexés illustrent la présente invention
    • Sur la planche 1/6 :
      • La figure I représente en coupe longitudinale a selon fig. 2 le dispositif selon l'invention.
      • La figure I bis représente un détail X selon fig. I l' ensemble de compression radiale.
      • La figure 2 représente en coupe transversale b selon fig. I le dispositif selon l'invention.
      • La figure 3 représente en coupe c selon fig. 2 le détail de l'orifice de communication pour l'équilibre des forces de part et d'autre de la plaque

      Le dispositif, tel que représenté sur les figures I et 2, comprend un piston (I) animé d'un mouvement d'oscillation circulaire d'excentration xx'/ yy' et plaqué radialement sur un corps (2) par un ensemble de compression radiale (3) encastré dans le coussinet (4) un excentrique (5) animé d'un mouvement de rotation par un arbre (6) et une clavette (7) un ensemble de compression axiale (8) montée soit d'un côté sur un chapeau (9) soit de 1' autre côté sur le fond (I2) exerce une poussée axiale sur la plaque (I0) munie d'un orifice d'équilibre des pressions (II) représenté sur la figure 3. Le piston (I) vient frotter sur le fond (I2) ou sur le chapeau (9) suivant le cas.
  • L'ensemble de compression radiale (3), représenté sur là fig. I bis, comprend deux pièces d'extrémité en forme de U enrobées de P T F E (310), un ou plusieurs joncs élastiques juxtaposés précontraints (320), une vis (330). Le jeu (340) permet un recul du piston (I) vers le centre.
  • L'invention, grâce à ces dispositifs de rattrapage dé jeux axial et radial, permet le fonctionnement hydraulique suivant. La rotation du moteur provoque une modificatiom du volume des chambres Asp. et Ref. entraînant l'aspiration du liquide entrant dans la tubulure Aspiration et le refoulement simultané en Ref. La pompe est auto-amorçante et peut démarrer à sec, c'est à dire fonctionner sans qu'il ait été introduit de liquide au préalable dans les chambres Asp. et Ref. Elle est réversible, suivant le sens de rotation du moteur les chambres Asp. et Ref. se trouvent permutées et le sens de déplacement du liquide inversé.
  • La pression hydraulique maximale obtenue dans la chambre Ref. est d'environ 10 à 15 bar. Cette pression s'introduit dans une chambre annulaire (I3) définie par les contacts (8) (I0) (2) (9). On obtient ainsi une auto-étanchéité au contact de la plaque avant (10) sur le piston (I) et le Fond (I2) c'est à dire que plus est grande la pression dans la chambre Ref. plus est grande la pression dans la chambre (I3) ce qui assure un rendement volumétrique et mécanique optimum par équilibre des forces sur la plaque (10)
  • Selon d'autres caractéristiques, la présente invention vise également l'amélioration du dispositif d'étanchéité du piston oscillant en frottement par des appuis latéraux sur le diaphragme (paroi radiale séparant l'orifice d'aspiration de celui de refoulement).
  • Dans les pistons en caoutchouc actuellement utilisés l'élasticité du matériau sert à compenser le jeu fonctionnel nécessaire à l'oscillation. Ce dispositif est limité en présence d'un milieu corrosif ou d'une température élevée.
  • Avec les pistons métalliques actuels le jeu n'est pas compensé. De ce fait l'arbre et l'excentrique sont mis au contact du fluide transféré ce qui est nuisible si ce dernier est abrasif.
  • Le dispositif de rattrapage de jeu selon une autre caractéristique, en combinaison avec celle définie ci-avant, permet de remédier à ces inconvénients. Il est caractérisé en ce que le piston possède une fente extensible dans laquelle est logé un élément élastique métallique afin que le contact piston diaphragme soit permanent. Les chambres d'aspiration et de refoulement se trouvent ainsi isolées du coussinet qui ne possède pas de dispositif de compensation d'usure. On peut alors aisément, sans risque de contaminer le fluide transféré, utiliser un fluide extérieur pour lubrifier le coussinet.
  • La figure 4 représente une coupe longitudinale du dispositif muni d'un tel perfectionnement en combinaison avec le premier.
  • La figure 5 représente une coupe transversale du dispositif de la fig. 4.
  • La figure 6 représente une coupe transversale d'une variante de ce dispositif.
  • Le dispositif représenté sur les fig. 4 et 5 comprend le piston (I) dans lequel il a été pratiqué, à la périphérie et selon une génératrice, des lèvres (17) et (I8) de formes arrondies coulissant sur un diaphragme (I9) de forme parallélipédique encastré dans le corps (2). A proximité et parallèlement à la lèvre (17) il a été réalisé dans le piston une fente extensible (14) comprenant un logement circulaire (I6) recevant un élément élastique (I5) comprimant en permanence le diaphragme (I9) entre les lèvres (17) et (I8), supprimant le jeu en (17) existant dans la première caractéristique. La plaque (I0) est modifiée (20) avec un diamètre intérieur (2I) plus petit. Un circuit montré sur la figure 4 permet de lubrifier le coussinet (4).
  • Une variante du dispositif est représentée sur la fig. 6. Les lèvres (17) et (I8) qui assuraient un contact linéaire sur le diaphragme ont été remplacées par 2 lames (22) assurant un contact de surface.
  • A la périphérie du piston (I) et selon une génératrice il a été réalisé un logement circulaire recevant les 2 lames oscillantes (22) possédant une surface plane venant en appui sur le diaphragme (I9).
  • Cette variante se combine avec la caractéristique 2.
  • La troisième caractéristique de la présente invention concerne un dispositif d'amélioration du fonctionnement de la garniture d'étanchéité par frottement sur l'arbre.
  • Les garnitures actuelles fonctionnent soit sous dépression, soit sous pression et dans ce cas l'usure est directement proportionnelle à la pression, tout autre paramètre étant maintenu par ailleurs ( vitesse de rotation, fluide, température...).
  • Le dispositif selon cette troisième caractéristique, en combinaison avec la première, permet de réduire de façon considérable l'usure de la garniture d'étanchéité malgré une pression de refoulement élevée.
  • Il est caractérisé en ce que, lors du fonctionnement, le piston met en communication la chambre d'aspiration.avec l'arrière de la garniture mécanique. Celle-ci se trouve alors soumise à une pressiorr absolue de I bar alors que la pression de refoulement peut être de I0 bar et plus. Au repos, la pression statique agit à l'arrière de la garniture mécanique qui se déplace pour venir s'appliquer contre une butée montée sur l'arbre moteur. Lors d'un nouveau fonctionnement la garniture reprend sa place et sa fonction première.
  • Ce dispositif, en référence aux figures I et 2, comprend le piston (I) qui, animé d'un mouvement d'oscillation circulaire, applique parfaitement sa lèvre (I8) côté refoulement sur le diaphragme (I9) alors que la lèvre (I7) du piston côté aspiration met en communication la chambre en dépression avec une rondelle (23) de la garniture mécanique. Cette dernière est composée d'une contreface (24) rendue étanche sur la plaque arrière (I2) par l'intermédiaire d'un joint (25). Cette contreface (24) est libre en translation mais bloquée en rotation par l'intermédiaire d'un en-semble vis-rondelle (26). Une glace tournante (27), rendue étanche sur l' arbre (6) par l'intermédiaire d'un joint (28), est lié en rotatiompar un ergot (29) à l'arbre (6). Un ressort axial (30) assure le plaquage initial de la glace tournante (27) sur la contreface (24). Un trou (3I) dans l'arbre (6) admet la pression atmosphérique. Une butée (32) montée sur l'arbre moteur limite le déplacement axial de l'ensemble garniture.
  • On obtient ainsi un dispositif d'étanchéité dont le fonctionnement est le suivant. Lors de la rotation du piston (I) la dépression exercée dans la chambre Asp, passant entre le diaphragme (I9) et la lèvre (17) du piston, pénètre jusqu'à la rondelle (23).
  • La pression atmosphérique extérieure, agissant à l'intérieur de l'arbre (6), provoque une poussée de la glace tournante (27) sur la contreface fixe (24). Cette action conjointe avec celle du ressort (30) assure l' étanchéité des faces frottantes (27)/(24) avec auto-fonctionnement et usure réduite.
  • Lorsque la pompe est arrêtée la pression "statique Ref" peut at- teindre la rondelle (23) qui se déplace axialement vers le moteur à concu- rence du jeu réservé entre l'arbre (6) et la butée (32). Cette dernière en appui sur l'arbre moteur subit l'action de la pression statique, les joints (25) et (28) assurant l'étanchéité.
  • Selon une quatrième caractéristique, en combinaison avec la première, éventuellement avec la deuxième et la troisième, le dispositif permet l'application comme pompe à haute pression.
  • Les pompes actuelles sont du type monôcellulaire et de ce fait ont une pression limitée.
  • Le dispositif selon cette version, permettant de remédier à cet inconvénient, est caractérisé en ce que, dans l'ensemble défini en première version, l'arbre est prolongé de manière à recevoir un deuxième piston. Un redresseur dirige convenablement le fluide de la sortie du premier piston vers le deuxième. L'aspiration est toujours réalisée sur le premier corps, le refoulement se faisant sur un deuxième corps.
  • Sur la planche 2/6 :
    • La figure 7 représente en coupe longitudinale b selon fig. 8 le dispositif correspondant aux caractéristiques I et 4.
    • La figure 8 représente la coupe transversale a selon fig. 7 du premier piston du dispositif.
    • La figure 9 représente la coupe transversale c selon fig.7 . du redresseur de ce dispositif.
    • La figure 10 représente la coupe transversale d selon fig. 7 du deuxième piston du dispositif.

    Le dispositif rèprésenté sur les figures 7, 8, 9 et 10 comprend un ensemble défini en première caractéristique sur lequel l'arbre (6) est pourvu d'un prolongement (33) pour recevoir un redresseur (34) et un deuxième ensemble piston (I) (3) (4) (5) (7) identique au premier. Un deuxième corps (35) est monté et fermé par le chapeau (9).
  • Le liquide aspiré et refoulé par le premier piston entre dans le redresseur (34) par un orifice (36) et ressort par un orifice (37) (figure 9) après avoir circulé dans une chambre annulaire (38). Il est alors aspiré par le deuxième piston et refoulé dans la tubulure Ref. (figure 10). Selon une cinquième caractéristique, en combinaison avec la première et la troisième, éventuellement avec la deuxième, le dispositif est utilisable comme pompe doseuse rotative sans clapet.
  • Les pompes doseuses actuelles, du type rotatif, possèdent un dispositif de réglage de 90° environ correspondant à une variation de cylindrée de 25%. Les pompes doseuses alternatives ont un dispositif de réglage de 60% pour une précision de I% mais ont l'inconvénient de posséder des clapets mis en présence de fluides chargés et d'avoir des fuites au presse étoupe sur mouvement alternatif.
  • Le dispositif selon cette caractéristique permet d'augmenter la capacité de réglage des pompes doseuses rotatives, atteignant I60° correspondant à 45% de variation de cylindrée avec une excellente précision meilleure que I% et toujours sans clapet.
  • Le dispositif comprend un ensemble défini en première caractéristique dans lequel le corps reçoit un obturateur rotatif permettant de régler la cylindrée de la pompe à l'aide d'un couple d'engrenages coniques et vernier de lecture. Ce dispositif est caractérisé en ce que le corps est perforé de trous de recyclage dans la zone d'aspiration sur I60° (variation de cylindrée) et d'aucune perforation dans la zone de refoulement; un orifice en fin de course du piston assure l'échappement du liquide vers le refoulement, des joints assurent l'étanchéité périphérique et axiale entre l'aspiration et le refoulement.
  • Sur la planche 3/6 :
    • La figure II représente en coupe longitudinale b selon fig. 12 le dispositif correspondant aux caractéristiques I, 3, 5.
    • La figure 12 représente en coupe transversale a selon fig. II le dispositif avec l'obturateur occupant une position, intermédiaire.
    • La figure 13 représente en coupe transversale a selon fig., II le dispositif avec l'obturateur occupant une position donnant la cylindrée minima.

    Le dispositif, tel que représenté sur les figures II et 12, comprend un ensemble défini par la première version dans lequel le corps (2) est perforé (39) et reçoit un obturateur rotatif (40) animé par un couple conique (4I) et un dispositif vis-écrou (42). Un vernier (43) indique la position de l' obturateur. Le corps perforé (39) reçoit un corps extérieur (44) et un couvercle (45). Des joints 401 et 402 assurent l'étanchéité périphérique entre l'aspiration et le refoulement.
  • Sur la figure 12 l'obturateur (40) est dessiné dans une position intermédiaire entre j et k. Suivant le sens de déplacement du piston le liquide entre par la tubulure Asp pour venir dans la chambre d'aspiration définie par le contact du piston (I) sur le corps perforé (39). Simultanément le piston pousse le liquide dans la chambre de refoulement. Celui-ci ne peut sortir par la tubulure Ref car il revient en arrière par les trous (47) côté chambre de refoulement du corps (39). Quand la génératrice de contact piston-corps perforée arrive à un point (48) correspondant à l'extrémité de l'obturateur (40) masquant les trous, le liquide ne peut revenir en arrière à cause de l'obturateur et franchit la tubulure Ref. Le volume de la cylindrée défini par la position (48) est intermédiaire.
  • Sur la figure 13 l'obturateur (40) est dessiné après le dernier trou. Tout le liquide étant recyclé par les trous, la cylindrée est alors la plus petite. La cylindrée serait maximale si l'obturateur avait masqué tous les trous. (position j).
  • Selon une sixième caractéristique de l'invention, en combinaison avec la première, éventuellement avec la deuxième et la troisième, le dispositif est applicable à la réalisation d'un groupe de mélange par mobile centrifuge avec injection forcée.
  • Les mélangeurs actuels se divisent essentiellement en deux familles : les mélangeurs par jet et les mélangeurs par déplacement.
  • Les mélangeurs actuels par impulseur du type centrifuge projettent leur vitesse de débit, variable suivant la viscosité, dans la masse de liquide présente dans la cuve.
  • La vitesse de sortie diminue avec l'augmentation de viscosité ce qui limite le domaine d'application de ces appareils.
  • Le dispositif selon cette sixième version liée à la première, ' permettant de remédier à cet inconvénient, est caractérisé en ce que la. vitesse de débit assurée par la pompe volumétrique alimentant l'impulseur, est constante quelle que soit la viscosité. L'impulseur est donc nécessairement profilé, non plus pour assurer le débit, mais pour croiser de,façon efficace les flux.
  • Sur la planche 4/6 :
    • La figure 14 représente en coupe longitudinale le dispositif avec impulseur fermé reprenant les caractéristiques I et 6.
    • La figure 15 représente en coupe transversale a selon fig. 14 le dispositif.
    • La figure 16 représente une coupe longitudinale d'une variante de ce dispositif avec impulseur ouvert.
    • La figure 17 représente en coupe transversale b selon fig. I6 cette variante.
  • Le dispositif, tel que représenté sur les figures 14 et 15 (avec impulseur fermé) et les figures 16 et 17 pour la variante impulseur ouvert, comprend un ensemble défini par la première caractéristique dans lequel l' arbre (6) comporte un prolongement (49) pour recevoir un manchon d'accouplement (50) entraînant un arbre principal (5I) sur lequel est claveté un impulseur fermé (52) ou ouvert (56) comprenant six aubes à trois pans (521) dans des plans verticaux solidaires de la cloison médiane (522) à ailettes {523) orientées une fois au-dessous, une fois au-dessus de l'horizontale et ainsi de suite. Cette cloison possède des trous (524). Lorsque l'impulseur est fermé, il lui est associé une "joue ouverte" en q supérieure (525) possédant un rebord (526), la joue inférieure (527) fermant alors l'impulseur et des trous orientés (528) et (529) dans les joues favorisant la déviation des jets et le recyclage.
  • Lorsque l'impulseur est ouvert, il lui est associé un redresseur (57).
  • L'ensemble est fermé par le chapeau (9) qui est formé par une plaque intercalaire (53) sur laquelle est monté un tube (54) support d'un guide coussinet (55).
  • La figure 18 représente l'installation du dispositif objet des figures 14 à 17 comprenant la cuve et le montage des tuyauteries et des vannes.
  • On obtient un ensemble dont le fonctionnement est le suivant.
  • Pour l'opération de chargement, le boisseau des robinets étant orienté convenablement, la pompe aspire le liquide en (1) et le refoule en (n) dans le tube support (54). Le liquide divisé par les trous de la grille du support coussinet (55) arrive dans l'impulseur (52) ou (56). Le li-. quide déjà présent dans la cuve, entre par (q) dans l'impulseur. Le croisement des flux se fait successivement au-dessus et au-dessous de l'horizontal.
  • Pour l'opération de recyclage, le boisseau des robinets étant orienté convenablement, la pompe aspire le liquide en (m) et le refoule en (n) de la même manière que ci-dessus. L'homogénéité du produit étant atteinte, on procède à la vidange.
  • Le boisseau des robinets étant orienté sur p, m, o on procède à la vidange de la cuve au travers de la pompe.
  • Selon une septième caractéristique de l'invention, prise en combinaison avec la première, le dispositif est applicable au broyage en continu.
  • Sur la planche 5/6 :
    • La figure I9 représente en coupe longitudinale b selon fig. 20 le dispositif correspondant aux caractéristiques I et 7.
    • La figure 20 représente en coupe transversale a selon fig. I9 le dispositif.
  • Le dispositif, en référence aux figures I9 et 20, comprend un ensemble défini par la première caractéristique dans lequel l'arbre (6) présente un prolongement (58) pour recevoir une vis de gavage (59) et un racleur rotatif (60). Un corps intérieur perforé (6I) est monté sur un plateau (62) recevant un corps extérieur (63). Un chapeau (64) ferme l'ensemble.
  • Le fonctionnement est le suivant. La pâte non homogène entre par la tubulure Asp, est entraînée en rotation par la vis de gavage (59) qui la pousse au travers du plateau (62) dans les chambres situées entre le piston et le corps (6I). Le piston écrase la pâte qui passe par les trous calibrés du corps (6I). Rendue homogène, elle est reprise par le racleur (60) pour être évacuée par la tubulure Ref.
  • Selon une dernière caractéristique de l'invention en combinaison avec la première, le dispositif'est applicable à la filtration en continu.
  • Sur la planche 6/6 :
    • La rigure 2I représente en coupe longitudinale b selon fig. 22 le dispositif correspondant aux caractéristiques I et 8.
    • La figure 22 représente en coupe transversale a selon fig. 21 le dispositif.
  • Le dispositif, tel que représenté sur les figures 21 et 22, comprend un ensemble défini par la première caractéristique dans lequel l'arbre (6) présente un prolongement (65) pour recevoir un pignon (66) communiquant son mouvement de rotation à une brosse (67) par l'intermédiaire d'un pignon (68). Un plateau (69) reçoit un élément filtrant (70) et un corps (71) fermé par un chapeau (72).
  • Le fonctionnement est le suivant. Le liquide chargé de particules solides entre par la tubulure Asp. Le liquide clair sortant de l'élément filtrant (70) est dirigé vers la pompe puis la tubulure Ref tandis que les particules solides sont entraînées par la brosse (67) en rotation vers la purge.

Claims (9)

  1. I) Dispositif d'amélioration des rendements volumétrique et mécanique de pompe volumétrique du type à piston oscillant comprenant un piston (I) dans lequel il a été pratiqué à la périphérie et selon une génératrice des lèvres (I7 et (18) de forme arrondie coulissant sur un diaphragme (I9) solidaire du corps de pompe (2) vient frotter sur le fond (I2) et est animé d'un mouvement d'oscillation circulaire fourni par un excentrique (5) lié en rotation à un arbre (6) par une clavette (7) et dans lequel le piston (I) est plaqué radialement sur le corps de pompe (2) par une pièce de aom- pression radiale en caoutchouc (3) en appui sur l'excentrique (5) et une pièce de compression axiale (8) montée soit d'un côté sur le chapeau (9) soit de l'autre côté sur le fond (I2) exerce une poussée axiale sur la plaque (I0) munie d'un orifice des pressions (II) caractérisé en ce que la pièce de compression radiale (3) comprenant, plusieurs joncs de section circulaire, est logée entre deux enveloppes d'extrémité en forme de U en plastique rigide de type polytétrafluoréthylène encastrée dans le coussinet (4) et est précontrainte au montage et caractérisé aussi en ce que la pièce de compression axiale (8) circulaire est disposée radialement de manière à définir à sa périphérie une chambre étanche à laquelle est relié l'orifice de pression (II) limitant ainsi la force d'action de la plaque sur le piston par un équilibre des forces en présence actions de la pression de part et d'autre de la plaque et de la pièce de compression.
  2. 2) Dispositif selon la revendication I dans lequel, à proximité et parallèlement à la lèvre (I7), a été réalisé un logement circulaire (I6) recevant un élément élastique (I5) caractérisé en ce que le dit élément est disposé dans une fente extensible (14), comprimant ainsi en permanence le diaphragme (I9) entre les lèvres (I7) et (I8).
  3. 3) Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé en ce qu'à la périphérie du piston (I) et selon une génératrice il a été réalisé un logement circulaire recevant les deux lames oscillantes (22) possédant une surface plane venant en appui sur le diaphragme (I9).
  4. 4) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la lèvre (17) du piston (I) met en communication la chambre Asp en dépression avec une rondelle (23) en appui sur une garniture mécanique composée d'une contreface (24) rendue étanche sur le fond (I2) par l'intermédiaire d' joint (25). Cette contreface (24) est libre en translation mais bloquée en rotation. Une glace tournante (27) rendue étanche sur l'arbre (6) par l' intermédiaire d'un joint (28) est liée en rotation à cet arbre par un er- got (29). Un ressort axial (30) assure le plaquage initial de la glace tournante (27) sur la contreface (24). Un trou (3I) dans l'arbre admet la pression atmosphérique. Une butée (32) montée sur l'arbre moteur limite le déplacement axial de l'ensemble garniture d'étanchéité.
  5. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications I, 2, 3 caractérisé en ce que l'arbre (6) est pourvu d'un prolongement (33) qui reçoit un re- dresseur (34) et un deuxième piston (I) identique au premier. Un deuxième corps (35) est monté et fermé par le chapeau (9).
  6. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications I, 2, 3 comprenant un obturateur (40) animé par un couple conique (41) et un ensemble vis écrou (42), un vernier indiquant la position de l'obturateur permettant le dosage, un corps (44) et un couvercle (45) fermant l'ensemble caractérisé en ce que le oorps (2) est perforé de trous de recyclage dans la zone d' aspiration sur I60° (variation de cylindrée) et d'aucune perforation dans la zone de refoulement ; un orifice enfin de course du piston assure l' échappement du liquide vers le refoulement ; des joints (40I) et (402) assurent l'étanchéité axiale et périphérique.
  7. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications I, 2, 3 caractérisé en ce que l'arbre (6) comporte un prolongement (49) pour recevoir un manchon d'accouplement (50) entraînant un arbre principal (5I) sur lequel est claveté un impulseur fermé (52) ou ouvert (56).comprenant six aubes à trois pans (52I) dans des plans verticaux solidaires de la cloison médiane (522) à ailettes (523) orientées une fois au-dessous, une fois au-dessus de l'horizontale et ainsi de suite. Cette cloison possède des trous (524). Lorsque l'impulseur est fermé, il lui est associé une "joue ouverte" supérieure (525) possédant un rebord (526), la joue inférieure (527) fermant alors l'impulseur et des trous orientés (528) et (529) dans les joues favorisant la déviation des jets et le recyclage. Lorsque l'impulseur est ouvert, il lui est associé un redresseur (57). L'ensemble est fermé par le chapeau (9) qui est formé par une plaque intercalaire (53) sur laquelle est monté un tube (54) support d'un guide coussinet (55).
  8. 8)Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que l'arbre (6) présente unprolongement (58) pour recevoir une vis de gavage (59) et un racleur rotatif (60). Um corps intérieur perforé (6I) est monté sur un plateau (62) recevant un corps extérieur (63). Un chapeau (64) ferme l'ensemble.
  9. 9) Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que l'arbre (6) présente un prolongement (65) pour recevoir un pignon (66) communiquant son mouvement de rotation à une brosse (67) par l'intermédiaire d'un pignon (68). Un plateau (69) reçoit un élément filtrant (70) et un corps (7I) fermé par un chapeau (72).
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