FR2507255A1 - Pompe a membrane - Google Patents

Abstract

POMPE COMPORTANT UN ROTOR 3 REALISE EN FORME D'ENVELOPPE, ET PLACE DANS UNE ENVELOPPE EXTERIEURE 2; A L'INTERIEUR DU ROTOR EST PREVU UN ELEMENT CYLINDRIQUE 6 QUI EST RELIE EN POSITION COAXIALE AU ROTOR AU MOYEN D'UNE BANDE ELASTIQUE 23 EN SERPENTIN FORMANT DES CHAMBRES 13, 14 ENTRE LE ROTOR ET L'ELEMENT CYLINDRIQUE 6. DANS CE DERNIER EST PLACE ROTATIF, UN ELEMENT CYLINDRIQUE 9 A TETE EVASEE EN HEXAGONE, QUI S'ENGAGE SUR UN TOURILLON HEXAGONAL FIXE EN POSITION EXCENTREE SUR LE COUVERCLE 12 DE LA POMPE. ON OBTIENT AINSI UNE ROTATION EXCENTRIQUE DE L'ELEMENT CYLINDRIQUE 6 ET, PAR CONSEQUENT, UNE COMPRESSION ET UNE EXPANSION DES CHAMBRES POUR L'EXPULSION ET L'ASPIRATION D'UN FLUIDE.

Description

L'invention concerne une pompe comportant un rotor réalisé sous la forme d'enveloppe, qui est placé dans une enveloppe extérieure, un ele- ment cylindrique creux (manchon) étant prévu, à l'intérieur du rotor, cet élément étant relié en position coaxiale au rotor au moyen d'une bande élastique en serpentin qui forme des chambres entre le rotor et le manchon, tandis qu'à l'intérieur dudit manchon est prévu un élément cylindrique plein, qui s'engage, avec un tourillon fixé en position excentrique sur le couvercle de la pompe, en provoquant ainsi une rotation excentrique dudit manchon et, par conséquent, la compression et l'expansion des chambres pour l'expul- sion et l'aspiration d'un fluide.

On sait que, jusqu'à présent, on a toujours été obligé de faire usage de pompes différentes pour des applications différentes, par exemple en fon-ction de la densité du liquide à pomper, de la présence ou non de corps en suspension dans le liquide - qui provoquent souvent une usure remarquable sinon la rupture des organes mécaniques intérieurs à la pompe - ainsi quten fonction de la nécessité de maintenir les caractéristiques organoleptiques du liquide à pomper.

Tout en voulant se référer à des milieux homogènes à pomper, il fallait encore choisir une pompe spécifique, soit par rapport au nombre de tours, soit par rapport au débit. Par ailleurs, les pompes traditionnelles ne sont jamais réversibles, attendu qu'un fonctionnement pareil en rendrait le rendement pratiquement nul.

I1 est évident, que cette nécessité entraîne un investissement sensible soit pour l'acquisition, soit pour l'usure remarquable qui impose souvent la substitution de plusieurs pompes. Il faut encore tenir compte du nombre élevé de tours quien soi est une cause d'usure rapide. Il faut donc faire usage de pompes à couronnes mobiles radiales, de pompes centrifuges, de pompeSà engrenages, selon la densité du liquide à pomper.

Le principe de l'exploitation de l'excentricité- dans une pompe est en soi connu. Ainsi, par exemple, dans le brevet anglais N" 533. 895 et dans la demande allemande N" M 20 368 XI/81 e sont décrites des pompes centrifuges. Ces pompes nécessitent toutefois plusieurs éléments mécaniques intérieurs pour causer des déformations sur une bande élastique qui forme des chambres de volumes variables. Par ailleurs, la demande M 20 368 XI/81e se base sur le principe de la pompe rotative à pistons. Les mécanismes des pompes décrites dans ces documents sont très compliqués et leurs organes sont exposés à une usure très forte, ce qui fait de ces pompes un article très couteux et très peu fiable.

L'invention se propose par contre de réaliser une pompe très bon marché, qui puisse etre employée indifféremment pour pomper un liquide de densité quelconque, meme avec des corps en suspension, sans tout de meme en altérer les caractéristiques organoleptiques et ne comportant aucun organe mécanique intérieur, nécessaire à la déformation d'une bande formant des chambres variables, cette déformation ayant lieu par l'action excentrique même du rotor.

L'invention réalise ainsi une pompe dans laquelle les chambres à volume variable sont formées par une bande élastique continue qui, fixée alternativement en serpentin sur une enveloppe cylindrique (rotor) et sur un élément cylindrique coaxial, est placée dans l'espace libre entre la paroi intérieure du rotor et l'élément cylindrique coaxial, qui est disposé dans ledit espace, la largeur de la bande et la longueur de l'élément cylindrique étant égales à la profondeur de la cavité cylindrique du rotor.

L'invention se base essentiellement sur le raccordement direct, au moyen de la bande élastique en serpentin, entre le rotor et l'élément cylindrique (manchon) qui, ainsi qu'on aura l'occasion de le préciser ensuite, provoque le mouvement excentrique. La compression et l'expansion des chambres, respectivement dans leSpointsd'excentricité maximale et minimale diamétralement opposés, s'effectuent en effet sans qu'il soit nécessaire de prévoir des organes mécaniques prévus à cet effet, de sorte que l'expulsion et l'aspiration du liquide sont obtenues de la façon la plus simple etéconomiquement.

Suivant l'invention, les volumes des chambres, qui sont placées alternativement en sens inverse, sont égaux. Cela favorise l'équilibre du fonctionnement soit lors de l'aspiration, soit lors de l'expulsion du liquide, ainsi qu'une exploitation complète du volume de l'espace recevant le rotor.

Toujours suivant l'invention, un premier corps cylindrique pré
sente dans sa partie centrale un évasement hexagonal dans lequel un tourillon hexagonal solidaire du couvercle de la pompe est disposé excentriquement par rapport à l'axe géométrique de celui-ci. Le couvercle de la pompe pre- sente encore deux évidements en forme de secteurs circulaires, pIaces dans des positions diamétralement opposées et reliés à deux tubes qui constituent l'entrée et la sortie du liquide.

Suivant l'invention, le couvercle de la pompe est relié à l'enveloppe extérieure de celle-ci, qui reçoit le rotor, après avoir introduit le tourillon hexagonal saillant excentriquement et solidaire de celui-ci dans ltévasement hexagonal dudit corps cylindrique et en approchant les deux parties de la pompe. Tout autour de ces deux parties on applique une m choire à charnière ou équivalent, qui est pourvue sur une de ses extrémités libres, d'une bride ayant la forme d'un "U" et, sur l'autre extrémité, d'un trou taraudé. On introduit dans la bride unevis à ailettesqui est serrée dans le trou taraudé et qui bloque ainsi la bride et, par conséquent, les deux parties de la pompe.

En approchant ces deux parties l'une de l'autre, leurs surfaces de contact ne sont pas alignées en raison de la position excentrique du tourillon saillant du couvercle. En serrant la vis à ailettes le tourillon hexagonal pénètre dans l'évasement hexagonal dudit premier élément cylindrique et impose ainsi à l'ensemble constitué par ledit premier élément cylindrique, par ledit second élément cylindrique (manchon) et par la bande élastique en serpentin d'être disposé excentriquement. Cela est possible en raison de l'élasticité de la bande dont les chambres sont comprimées du côté de l'excentricité et détendues de leur côté opposé.

I1 faut encore préciser que la pompe ainsi réalisée travaille aussi en pompe réversible tout en maintenant le rendement parfaitement constant.

La pompe est par ailleurs, apte à I'autoamorçage sur une vitesse de rotation de 150-200 tours/mb en vertu de la forte aspiration à cette vitesse, bien que cette valeur se trouve en dessous du nombre de tours nécessaire à une pompe spécifique apte à l'autoamorçage (2900 tours/mir ).

Enfin, toujours suivant l'invention, gr ce au nombre de tours/mi.

(de 50 à 300 t/mrXle liquide pompé ne subit aucune altération et conserve par
conséquent ses propriétés spécifiques.

Les avantages qu'on peut obtenir gr ce à la pompe proposée par Invention sont tout d'abord à rechercher dans la simplicité dûe à l'absence de tout organe mécanique nécessaire à la déformation de la bande élastique en serpentin. La pompe peut encore être adoptée pour une application quelconque, sans devoir faire recours à des pompes spécifiques.On peut eneffet grouper les pompes spécifiques dont on fait usage courant en quatre groupes
A)- pompe pour eaux limpides, ou boueuses, avec des corps en
suspension;
B)- pompes spécifiques (lait, vin, huile, eaux saumâtres)
C)- pompes alimentaires (liquides denses, marc d'olives, pâtes
alimentaires, industries de la confiserie)
D)- pompes pour industrie chimique, pétrolifères ou pharmaceu
tiques (acides, solvants, carburants, alcools).

La pompe suivant l'invention peut être indifféremment employée dans l'une desdites applications et assure par ailleurs, dans 90 EO des cas, un remarquable avantage soit en ce qui concerne l'usure, soit en ce qui concerne son cotit et son entretien. Enfin, la pompe est réversible tout en conservant le même rendement.

L'objet de l'invention a été décrit ci-après en se référant aux dessins ci-joints à titre d'exemple non limitatif, étant bien précisé que d'autres formes, proportions et dispositions pourraient être adoptées sans sortir du cadre de l'invention. Sur les dessins
Les figures 1 et 2 montrent en vue axonométrique, les deuxparties de la pompe suivant l'invention;
la figure 3 > montre en vue de face éclatée les éléments composant la pompe
la figure 4, est une vue axonométrique de la bande élastique développée en longueur et
la figure 5, est une vue en plan de la bande placée entre le second élément cylindrique (manchon) et la première enveloppe cylindrique (rotor).

Sur la figure 1 on voitla partie de la pompe réalisée en acier qui comprend le rotor et qui constitue le deuxième corps cylindrique 2, dans eq1 t placée, une première enveloppe cylindrique rotative 3 (Rotor) réalisée en bronze. On voit du côté postérieur le moyeu 4, solidaire de l'enveloppe cylindrique 3, et le manchon 5, solidaire de l'enveloppe cylindrique 2. Du côté antérieur on voit la périphérie d'un deuxième élément cylindrique 6 (manchon), dans lequel on a disposé des paliers (un seul est visible sur le dessin), dont les surfaces extérieure et intérieure ont été désignées respectivement par les références 7 et 8.On reconnaît enfin la périphérie d'un premier élément cylindrique plein 9 dans lequel on a pratiqué- l'évasement hexagonal 10 devant recevoir le tourillon hexagonal 11 faisant saillie du couvercle 12 de la pompe (Fig. 2). Toujours sur la figure 1, tout autour de l'élé- est ment cylindrique 6 (manchon),Vappliquée une bande élastique 23, de préfé- rence en caoutchouc durci, qui forme des chambres 13, 14. ., qui sont bloquées le long de l'élément cylindrique 6, et respectivement le long de l'élément cylindrique 3, au moyen de segments 15 dont la longueur est la même que celle de l'élément cylindrique 6 et de l'enveloppe cylindrique 3.Ces segments présentent un côté bombé pour être fixés à l'enveloppe cylindrique 3 et, respectivement, à l'élément cylindrique 6. Il faut remarquer que l'élé- ment cylindrique 6, tournant autour de l'élément cylindrique 9, est en même temps que ce dernier, indépendant du fond fermé de l'enveloppe cylindrique 3 ; c'est ce dernier qui le soutient au moyen de la bande 23 formant les chambres à volume variable.

Lorsque le tourillon hexagonal 11 pénètre dans l'évasement hexagonal 10, l'ensemble constitué par l'élément cylindrique 6 et par la bande 23 tourne de façon excentrique autour de l'élément cylindrique 9 en provoquant la compression et l'expansion des chambres 13, 14... en correspondance des points d'excentricité maximale et minimale et en permettant dans ces points l'expulsion et l'aspiration du liquide.

Sur la figure 2 ona représenté le couvercle de la pompe. Onvoit les cavités 16 en forme de secteurs circulaires, qui se trouvent encommunication directe avec les tubes 18 pour l'entrée et la sortie du liquide ; ces tubes se trouvent, lorsque la pompe a été assemblée, directement en correspondance avec les points d'excentricité maximale et minimale, c'est-àdire dans les positions de compression et respectivement d'expansion des chambres 13, 14.

Sur la figure 3 on reconnaît l'enveloppe 3 (rotor) et l'enveloppe extérieure 2. On a indiqué par les références 4 et 5 le moyeu, solidaire de l'enveloppe cylindrique 3, et le manchon, solidaire de l'enveloppe cylindrique extérieure 2. On a indiqué par les références 7, 8 ; 7', 8' les surfaces extérieure et intérieure des deux paliers dans lesquels est disposé l'élément cylindrique 9 avec évasement hexagonal. On reconnait la mâchoire 19 avec la charnière 19' pourvue d'un oeil taraudé 20 et d'une bride 21 affectant la forme d'un "U", qui reçoit la vis à ailettes22. En serrant cette vis, les deux parties de la pompe sont alignées parfaitement, malgré la position excentrée du couvercle. On reconnaît aussi les tubes 17, 18 pour 1' entrée et la sortie du liquide.

La figure 4 montre la bande élastique 23 formant les chambres 13, 14 à volume variable. On reconnait ici les segments 15 pour fixer ladite bande à l'élément cylindrique 6 et, respectivement, à l'enveloppe cylindrique 3.

La figure 5 est enfin une vue en plan de la disposition de la bande 23 avec les chambres 13, 14. On voit que les surfaces des chambres sont égales. On reconnaît aussi l'élément cylindrique 6, la surface extérieure 7 et la surface intérieure 8 d'un des paliers, l'élément cylindrique 9 et l'éva- sement hexagonal 10.

Le fonctionnement de la pompe suivant l'invention est le suivant:
l'arbre du moteur (non représenté sur le dessin) est relié, au moyen d'un réducteur de vitesse, au moyeu 4 solidaire de ltenveloppe intérieure 3 (rotor), en bronze. La vitesse ne dépasse pas les 200-300 t/mn,
L'enveloppe intérieure 3 entraîne en rotation les chambres 13, 14 formées par la bande élastique 23 et, avec celles-ci, aussi l'élément cylindrique 6 solidaire des paliers 7, 8 ; 7', 8' qui roulent autour de l'élément cylindrique 9. Celui-ci étant engagé avec le tourillon 1 1 du couvercle 12 de pompe, et en se trouvant par conséquent en position excentrée impose à l'ensemble constitué par l'élément cylindrique 6 et par la bande 23 formant les chambres 13, 14, une rotation excentrique autour de lui-même de façon que les chambres 13, 14 se trouvent alternativement sur la position d'excentricité maximale et minimale, en correspondance au tube de sortie 18 et au tube d'entrée 17 de la pompe. Les chambres qui se rapprochent de la position d'excentricité maximale se détendent en provoquant une dépression et, par conséquent, une aspiration du liquide du tube 17.Les chambres qui se rapprochent de laposition d'excentricité minimale sont comprimées en provoquant une compression, c'est-à-dire une expulsion du liquide à travers le tube 18. I1 existe bien entendu des chambres qui, pendant la rotation, sont situées dans des positions intermédiaires entre ces deux positions. Ces chambres conserventleur volume constant dans ces instants de rotation. Le nombre des chambres dépend naturellement des dimensions de la pompe, mais le principe reste le même.

Il est évident que la force de pénétration d'un corps solide dans le rotor est amortie sensiblement par l'élasticité des chambres et que, en conséquence, les dangers de rupture du rotor pour de telles raisons sont remarquablement réduites.

I1 est également évident que la configuration même du rotor permet à la pompe de travailler avec un liquide de densité quelconque, étant donné que celui-ci est absorbé par les chambres élastiques soit en aspiration, soit en expulsion. Il est encore évident que la pompe est réversible par la présence même des chambres élastiques On reconnaît enfin que, en raison du très faible nombre de tours, le liquide n'est jamais assujetti à des altérations et qu'il conserve donc ses caractéristiques spécifiques et organoleptiques.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 - Pompe à membrane comportant : un rotor réalisé sous forme d'enveloppe, qui est placé dans une enveloppe extérieure, un élément cylindrique creux (manchon) prévu dans le rotor, cet élément réalisé en position coaxiale au rotor au moyen d'une bande élastique qui forme des chambres en serpentin entre le rotor et le manchon, tandis qu'à ltintérieur dudit manchon est prévu un élément cylindrique plein, qui engage sur untourillon fixé en position excentrée sur le couvercle de la pompe, en provoquant ainsi une rotation excentrique dudit manchon et, par conséquent, la compression et l'ex- pansion des chambres pour l'expulsion et l'aspiration d'un fluide, cette pompe étant caractérisée en ce que les chambres (13, 14) à volume variable sont formées par une bande (23) élastique continue qui, étant fixée alternativement en serpentin sur une enveloppe cylindrique (3) (Rotor) et sur un élément cy lindrique coaxial (6) (manchon), est placée dans l'espace libre entre la paroi intérieure du rotor (3) et l'élément cylindrique coaxial (6), qui est disposé à travers ledit espace, la largeur de la bande (23) et la longueur de l'élément (6) étant égales à la profondeur de la cavité cylindrique du rotor (3).

2 - Pompe à membrane suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la position excentrée de l'élément cylindrique (9) est obtenue par l'en- gagement de son évasement hexagonal (10) avec le tourillon (il), solidaire du couvercle (12) de la pompe et placé en position excentrée par rapport à J'axe géométrique du couvercle (12).

3 - Pompe à membrane suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les cavités semi-circulaires (16) directement reliées avec les tubes d'entre et de sortie (17, 18) sont dimensionnées et placées de façons h exploiter totalement la surface d'expansion et de compression des chambres (13, 14) sur les deux points d'excentricité minimale et maximale en parmetant ainsi une absorption et une expulsion optimales du liquide.

4 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications X à 3, caractérisée en ce que l'application directe de la bande élastique (23) entre l'enveloppe (3) cylindrique et l'élément cylindrique (6) sans nécessiter d'organes mécaniques intermédiaires permet de construire la pompe avec un matériau quelconque, tel que notamment acier, fonte sphéroidale, alumi ni'i, caoutchouc durci, matière plastique.

5 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'application directe de la bande élastique (23) entre l'enveloppe (3) cylindrique et l'élément cylindrique (6) sans nécessiter d'organes mécaniques intermédiaires permet d'exploiter la totalité du volume compris entre l'enveloppe cylindrique (3) et l'élément cylindrique (6) en obtenant un rendement optimum.

6 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'élément cylindrique (9) pourvu de l'évasement (10) est situé, avec l'élément cylindrique (6) auquel la bande élastique (23) est fixé, exactement sur le centre géométrique des enveloppes (3) et (2).

7 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément cylindrique (9) peut tourner librement dans les paliers (7, 3 ; 7', 8') placés dans l'élément cylindrique (6).

8 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément cylindrique (6) avec les paliers ( 7, 8 ; 7', 8') et la bande (23) peuvent se déplacer librement par rapport au fond de l'enveloppe (3).

9 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que toutes les chambres (13, 14) présentent le meme volume.

10 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 > caractérisée en ce que le couvercle de la pompe est raccordé à celle-ci au moyen d'une mâchoire (19), avec charnière (19'), pourvue d'une bride (21) affectant la forme d'un "U" et d'un trou taraudé (20) dans lesquels est introduite et serrée une vis à ailette (22).

1 1 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle peut travailler enpompe réversible sans qu'il soit nécessaire de modifier les organes mécaniques de la pompe.

12 - Pompe à membrane suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un auto-amorçage se produit àpartir d'une vitesse de révolution de 150-200 t/mn