Brevet FR2005244A1 — publié le 19691212

I,'ineiltion est relative à une pompe à piston rotatif pour le transport de T=4 n. II- asphalte Coule et autres matériaux granuleux, qui comprend un corps circulaire auquel sont raccordées une conduite d'aspiration et une conduite de refotllement, un piston tournant dans ce corps qui est muni d'une surface de travail située à l'avant dans le sens de rotation et s'applique de facon hermétique contre la paroi interne du corps à la suite de la surface de travail et sur une portion de la circonférence du corps, ainsi qu'un tiroir de sépar-t-ion mobile, s'engageant dans le corps entre les conduites d'aspiration et de refoulement pour séparer la chambre d'aspiration de la chambre de refoulement en s'appliquant sur le piston rotatif. On s'efforce depuis longtemps de mettre au point une pompe à piston rotatif permettant de véhiculer du béton et de l'asphalte coulé. De nombreuses propositions théoriques ont déjà été formulées à cet effet (par exemple les brevets allemends n 850.721 et 960.411) ; certaines de ces propositions ont d'ailleurs été expérimentées dans la pratique. On a constaté toutefois qu'aucune des pompes à piston rotatif connues n'est à même de véhiculer du béton ou de l'asphalte coulé dans des conditions économiques. Dans tous les cas, ces pompes ont été mises hors d'usage au bout de peu de temps, ce qui devait être attribué soit à une usure trop importante, soit à d'autres incidents de fonctionnement. I1 est manifeste qu'on n'a pas tenu suffisamment compte, dans toutes ces pompes à piston rotatif connues, des propriétés des fluides à véhiculer, en particulier da leur caractère granuleux. C'est ainsi qu'il existe, pour le transport du béton, des pompes à piston rotatif de la catégorie sus-mentionnée, dans lesquelles le tiroir de séparation est pivoté autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation du piston. Ce pivotement est prévu pour faciliter la commande du mouvement du tiroir et permettre son déplacement sur une trajectoire possédant une composante de mouvement importante en direction de la rotation du piston. Avec un piston rotatif formant un angle nettement inférieur à 900 avec la paroi interne du corps, cette dernière disposition permet de maintenir le tiroir de séparation en application permanente sur le piston rotatif, point que l'on considérait comme important pour des motifs de rendement. On a constaté toutefois que le matériau granuleux risque de se coincer derrière le tiroir ainsi qu'entre le tiroir et la surface utile du piston, par suite du mouvement de pivotement du tiroir et de son application permanun- te sur le piston rotatif. La pompe peut broyer les grains coincés, ce qui donne lieu à des à-coups et à une forte usure. Il arrive également bien souvent que la pompe se bloque. Dans la plupart des pompes connues à piston rotatif pour béton, la sur face de travail du piston forme un angle aigu avec la paroi interne du'corps. I1 est par conséquent inévitable que des pierres contenues dans le béton se coincent dans l'angle entre la surface de travail et la paroi interne de l'enveloppe et provoquent une forte usure ou un arrêt de la pompe. Dans une seule pompe à piston rotatif connue pour le béton;(DBP'n 960.411) il est prévu un angle plus grand entre la paroi interne du corps et la surface utile du piston rotatif. Ce grand angle, qui peut atteindre 110 au-maximum dans le cas connu, n'est envisagé toutefois que pour des vitesses de'rotation très faibles du piston, alors qu'il est pareillement nettement-inférieur à 900 pour les vitesses de rotation plus élevées. Le but de cette mesure est de donner au tiroir pivotant un temps suffisant pour s'éloigner aux vitesses de-rotations élevées. Les pompes à piston rotatif connues pour le transport de gaz ou de liquides sont équipées d'autre part de tiroirs de séparation à mouvement linéaire (par exemple brevet français N" 830.111). Les tiroirs de séparation de ces pompes coopèrent néanmoins dans tous les cas avec des pistons qui possèdent soit une surface périphérique absolument continue, soit au moins des surfaces de travail inclinées de l'intérieur vers l'extérieur à l'opposé du sens de rotation. Sur le plan de la construction, il est en effet facile dans ces cas de maintenir en application sur la surface externe du piston un tiroir à mouvement linéaire. S'agissant de pompes dont le piston rotatif présente une surface utile perpendiculaire à la tangente à la trajectoire circulaire, ou inclinée de l'extérieur vers l'intérieur à l'opposé du sens de rotation, on n' a jamais utilisé jusqu'à présent de tiroirs de séparation à mouvement linéaire. Le but que s'est fixé l'invention est de perfectionner une pompe à piston rotatif du type général sus-décrit, de façon qu'elle puisse être utilisée -économiquement et sans incident pour le véhiculage de matériaux granuleux, en particulier du béton et de l'asphalte coulé. Ce problème est résolu par l'invention grâce à la combinaison des caracté ristiques connues en soi, suivant lesquelles la surface de travail forme -avec la paroi interne du corps un-angle d'au moins 900 environ et le tiroir de sépara tion exécute un mouvement linéaire. L'observation sur laquelle est basée l'invention est que-,-dans-une pompe à piston rotatif destinée au transport de matériaux granuleux, notamment de béton, il ne doit exister aucune cavité dans laquelle les grains peuvent se coincer. Pour cette raison, 1 'invention prescrit que l'angle compris entre la paroi in terne du corps et la surface de travail du piston jLotati-f ne doit pas être in iCrieur à 90", quelle que soit la vitesse dc rotation, cette valeur pouvant d' ailleurs etre légèrement dépàssée vers le bas jusqutà 85" environ, sans aucun danger. Des angles plus grands entre la paroi interne du corps et la surface de travail ne portent pas préjudice au bon fonctionnement de la pompe mais en diminuent le rendement. En raison de son mouvement linéaire, le tiroir de séparation ne peut pas coincer de grains de matériau. La combinaison conforme à l'invention d'un tiroir à mouvement linéaire et d'un piston dont la surface de travail est inclinée vers l'arrière de l'ex- térieur à l'intérieur radialement ou en direction circonférentielle, rend pratiquement impossible le maintien du tiroir en application permanente sur la surface externe du piston, ce qui explique que l'on n'ait pas mis en pratique jusqu'à présent cette combinaison de caractéristique. On a constaté toutefois avec surprise que le rendement n'est pas détérioré si le tiroir recule brièvement dans sa trajectoire avant l'entrée de la surface de travail du piston rotatif. Bien qu'il en résulte un court-circuit de faible durée entre la chambre d'aspiration et la chambre de refoulement, il ne se produit aucune perte de rendement, en raison de l'inertie du produit véhicu le. La pratique a démontré qu'une pompe à piston rotatif conforme à l'invention peut fonctionner sans interruption de 40 à 50 heures sans qu'il soit nécessaire de remplacer les organes d'usure, avec des débits pouvant atteindre 50 m3/h au refoulement. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le tiroir de séparation forme un angle d'au moins 110 environ du caté de la chambre de refoulement avec la surface externe lui faisant vis-à-vis du piston rotatif et est commandé de manière à revenir en arrière un peu avant sa rencontre avec la surface de travail. La surface externe, tournée vers la chambre de refoulement, du tiroir de séparation rétracté forme dans ce cas avec la surface externe du piston un angle de nouveau supérieur à 900, si bien qu'il ne peut pas se coincer de grains du matériau à cet emplacement. Un autre moyen pour empecher ce coincement consiste à faire reculer en temps utile le tiroir de séparation de façon à ce qu'il ne vienne pas au contact de la surface de travail du piston rotatif5 afin qu'aucune particule ne puisse rester bloquée entre la surface de travail du piston rotatif et la surface externe du tiroir tournée vers la chambre de refoulement. Il s'est avéré avantageux à cet effet de retirer le tiroir de séparation lorsque la surface de travail du piston rotatif est encore éloignée de 300 environ de sa face frontale. Cet angle d'avance peut etre choisi d'autant plus petit que l'angle compris entre la surface externe du piston rotatif et la face du tiroir de séparation tournée vers la chambre de refoulement est plus grand. La valeur précitée de l'avance est recommandée lorsque le tiroir de séparation forme un angle approximatif de 1300 du caté de la chambre de refoulement avec la surface externe lui faisant vis-à-vis du piston rotatif. La face frontale du tiroir de séparation s'appliquant sur la surface externe du piston rotatif est avantageusement inclinée vers la chambre de re- foulement. La face frontale du tiroir de séparation forme alors une sorte de couteau, dont l'arête la plus voisine du piston rotatif en direction du mouvement du tiroir constitue en même temps l'arête extrême tournée vers la chambre de refoulement. Par ce moyen, on empêche tout coincement de particules entre la face frontale du tiroir de séparation et la surface externe du piston rotatif, alors qu'un tel coincement pourrait se produire, par exemple, avec une face frontale semi-cylindrique ou bombée du tiroir de séparation. Un problème secondaire que résoud l'invention est de rendre facilement remplaçables les organes d'usure de la pompe pour réduire à un minimum les périodes d'arrêt qui s'accompagnent obligatoirement de pertes financières et pendant lesquelles le béton peut faire prise dans la conduite de refoulement. Il est prévu en premier lieu dans ce but que le piston rotatif se compose d'un moyeu annulaire et d'une pièce d'usure en forme de secteur circulaire, portant la surface de travail et réunie de façon séparable. audit moyeu. La surface de travail du piston rotatif, qui subit la plus forte usure, peut autre alors aisément remise à neuf par remplacement de la pièce d'usure. La pièce d'usure elle-meme peut se trouver dans le commerce ou tout au moins être d'exécution pztticulièrement simple. Un autre avantage de la forme de secteur circulaire offre en outre l'avantage de permettre la remise à neuf de la surface de travail par un retournement de la pièce d'usure, laquelle peut par conséquent servir deux fois. La pompe peut d'autre part tourner en marche arrière, de sorte que les conduites de refoulement peuvent être vidan- géies à la fin de l'opération de pompage. il est particulièrement favorable que la pièce d'usure présente une forme semi-circulaire. On peut dans ce cas sectionner un anneau en deux pièces d'usure, ce qui simplifie encore davantage la fabrication. La forme semi-circulaire s'est avérée avantageuse entre du fait que le piston s'appliquant sur la moitié de la circonférence de-la paroi interne.d?1corps assure une séparation étanche entre le reEoulioent et l'aspiration de la pompe. Un autre moyen pour obtenir un remplacement rapide des pièces d'usure consiste à habiller intérieurement le corps d'une enveloppe d'usure interchangeable, qui peut être aisément remplacée lorsqu'elle est serrée dans le corps au moyen d'un mandrin conique de -blocage. Il est avantageux enfin de réunir de manière séparable le tiroir de sé paration à son mécanisme d'entrainement. Le tiroir de séparation fait également partie des pièces d'usure et peut être facilenent remplacé s'il est accouplé de façon séparable à son mécanisme d'entraînement. Pour faciliter encore davantage le remplacement des pièces d'usure, il est conseillé de réunir le tiroir de séparation à son mécanisme d'entraînement au moyen d'un emboitement susceptible d'être ouvert et fermé perpendiculairement à la direction du mouvement du tiroir de séparation, lequel forme avec ses éléments de guidage un ensemble pouvant être extrait d'un seul coup du corps de la pompe par un déplacement perpendiculaire à la direction du mouvement du tiroir de séparation. Le tiroir de séparation ainsi que ses éléments de guidage pareillement soumis à l'usure, peuvent être par conséquent remplacés dans leur ensemble sans qu'il soit nécessaire de démonter le mécanisme d'entrainement du tiroir. Pour assurer un courant de véhiculage continu, il est avantageux que la pompe comporte deux ou plusieurs chambres séparées l'une de l'autre par des parois intermédiaires et dans chacune desquelles tourne un piston,les divers pistons étant disposés avec un décalage mutuel sur un arbre commun. Les parois intermédiaires entre les chambres représentent dans ce cas d'autres pieces d'usure qui peuvent être aisément et rapidement remplacées si elles sont exécutées sous la forme de disques fixés de manière amovible entre les pistons sur l'arbre ou sur un moyeu continu solidaire dudit arbre. Etant donné qu'on doit de toutes façons retirer les pistons pour remplacer les pièces d'usure, les disques montés sur l'arbre ou le moyeu peuvent être remplacés en même temps sans travail ni perte de temps supplémentaires. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ciL après en référence au dessin annexé, dans lequel La figure 1 est une vue en coupe transversale suivant la ligne I-I de la figure 2 d'une pompe à béton conforme à l'invention La figure 2 représente la pompe de la figure 1 en coupe longitudinale suivant la ligne II-II de la figure 1 La figure 3 est une coupe longitudinale du tiroir de séparation de la pompe le long de la ligne III-III de la figure 1 La figure 4 représente le tiroir de séparation de la pompe en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 1. La pompe à deux chambres pour béton ou asphalte coulé représentée au dessin comprend un corps 1, qui se compose de deux parois latérales 2, d'une enveloppe circulaire 30 et de manchons 3 fixés aux parois latérales.Dans le corps 1 débouchent une conduite d'aspiration 4 et une conduite de refoulement 5. Dans son tronçon débouchant dans le corps l, la conduite de refoulement 5 est formée - ce qui n'apparaît pas'au dessin - de deux tuyaux juxtaposés, dont chacun débouche dans l.'une des chambres du corps. Les deux chambres du corps sont désignées par 6a et 6b à la figure 2. Les deux tuyaux formant la conduite de refoulement 5 se rejoignent plus loin. Le corps 1 est traversé par un arbre i, tournant dans des roulements 8 montés dans le manchon. 3 ou. dans un couvercle 9 solidaire de celui-ci. La traversée de l'arbre est rendue étanche par des joints 10. A l'intérieur du corps 1,- l'arbre 7 porte un moyeu annulaire 11 en forme de cylindre de révolution, s'étendant à travers les deux chambres 6a., 6b Sur'le moyeu annulaire 11 est clavetée dans chaque. chambre 6a et 6b unepié- d'usure semiXcirculaire 12. Les deux pièces d'usure 12 constituent chacune un piston rotatif avec le moyeu annulaire 11. Les pièces d'usure 12 sont décalées angulairement l'une par rapport à l'autre dans les deux chambres 6a et 6b de manière à assurer un courant de véhiculage sensiblement continu. Sur la face frontale située en avant dans-le sens de rotation U de la pièce d'usure 12, chaque piston rotatif 11, 12, est muni d'une surface de travail 13. Celle-ci est plane et forme avec la paroi interne 14 du corps un angle a , qui se monte de préférence à 900 et ne doit pas être notablement plus petit. Ainsi qu'il est figuré en pointillés en a' pour la surface de travail 13', il peut être prévu un angle légèrement supérieur à 90 . L'angle a ou a' est mesuré comme d'habitude entre la surface 13 ou 13' et la tangente T à la paroi interne 14 du corps. Entre la conduite d'aspiration 4 et la conduite de refoulement 5 s'engage, dans chaque chambre du corps 1, à la manière visible à la figure 1, un tiroir de séparation 15, devant lequel il se forme dans le corps 1 une chambre de refoulement 16 dans le sens de rotation U, tandis que la partie se trouvant- derrière lui constitue une chambre d'aspiration 17. Chaque tiroir de séparation 15 peut coulisser entre des glissières de guidage 18. Dans l'exemple de réalisation représenté, le déplacement des tiroirs de séparation 15 est assuré par des vérins 19, à la tige de piston 19a de chacun desquels est raccordée en 21, au moyen d'un organe à emboîtement latéral, une tige de tiroir 40. Chacun des tiroirs de séparation 15 est fixé par des,vis sur un méplat antérieur de la tige 40. Les tiges de tiroir 40 coulissent à travers des presse. étoupe 41, dans un plateau frontal 42 vissé sur les glissières 18. Celles-ci sont réunies au moyen de vis 43 aux tiroirs de séparation 15 pour former un ensemble, qui est maintenu de façon séparable par des vis 44 dans un appendice du corps de la pompe. La. face frontale de chaque tiroir de séparation 15 coopérant avec le piston rotatif t1, 12 est biseautée vers la chambre de refoulement 16 pourr former un couteau 22. Le tiroir de séparation 15 n'est pas disposé radialement par rapport à l'arbre 7 ; sa surface externe tournée vers la chambre de refoule16 forme au contraire avec la surface externe du piston rotatif 11, 12 - ou plus exactement avec la tangente à cette surface - un angle b , qui est d'au moins 110 environ et est de l'ordre de grandeur de 130 dans le présent exemple de réalisation. Le corps 1 est habillé intérieurement d'une enveloppe d'usure 23, serrée dans le corps par un mandrin de blocage cunéiforme 24. Ce dernier s' engage dans un bloc-guide 25 , à profil intérieur trapézoîdal. A l'aide d'organes de fixation 26 schématiquement représentés, le mandrin de blocage 24 peut être tiré à l'intérieur du bloc-guide 25 , de sorte que l'enveloppe d'usure 23 est serrée énergiquement. Les parois latérales du corps sont revêtues intérieurement de disques d'usure interchangeables 34. Les chambres 6a , 6b sont séparées l'une de l'autre par une paroi intermédiaire 35, constituée par un simple disque, qui tourne librement sur le moyeu annulaire 11 entre les pièces d'usure 12 et peut être lui-même aisément remplacé. Pour la commande de chaque tiroir de séparation 15, il est prévu une came 26, clavetée sur l'arbre 7 à l'extérieur du corps 1 et agissant sur un transmetteur hydraulique 27, à partir duquel est commandé le vérin 19 correspondant et, par suite, le tiroir 15 réuni à ce vérin. Les vérins 19 sont reliés-hydrostatiquement entre eux de telle manière qu'un mouvement d'avance de l'un des tiroirs s accompagne d'un mouvement de recul correspondant de l'autre et vice-versa. L'arbre 7 est attaqué par un mécanisme d'entraînement non représenté. Le fonctionnement de la pompe est le suivant Par suite de la rotation du piston 11, 12 dans le sens U, le matériau se trouvant dans la chambre d'aspiration 17 est entraîné par la surface de travail 13 et refoulé dans la chambre de refoulement 16, puis dans la conduite de refoulement 5. Au cours de ce mouvement, la chambre d'aspiration et la chambre de refoulement sont isolées hermétiquement l'une de l'autre, d'une part par la pièce d'usure 12 s'appliquant sur la paroi interne '14 du corps et, d'autre part, par le tiroir de séparation 15 occupant la position rétractée reproduite en pointillés à la figure 1. Le couteau 22 du tiroir de séparation s' applique de façon étanche sur la surface externe du moyeu annulaire 11. Aussitôt que la surface de travail 13 atteint la position représentée à la figure 1, le tiroir de séparation 15 revient en arrière à la position en traits continus. Bien que la chambre d'aspiration 17 et la chambre de refoulement 16 soient ainsi mises brièvement en communication jusqu'à ce que la surface de travail 13 ait atteint -l'arête la du corps, l'expérience a démontré qu'il n'en résulte pas un abaissement du reniement de la pompe. On empêche toutefois les grains de matériau de se coincer entre la surface de travail 13 et le tiroir de séparation 15. I1 en est de même dans les angles a et b qui sont d'au moins 90". Pour remplacer en cas de besoin des pièces d'usure, on retire, au moyen d'un tire-moyeu 35, la paroi latérale du corps 2 se trouvant à gauche à la figure 2 de l'arbre 7. Le moyeu annulaire 11, la pièce d'usure 12 et- la paroi intermédiaire 25 sont ainsi libérées, et peuvent être extraits du corps 1 et remplacés. En raison de leur forme semi-circulaire, les pièces d'usure 12 peuvent être retournées une fois. Leur face frontale postérieure 28 remplit en effet également là condition d'après laquelle cette face doit former avec la paroi interne 14 du corps un angle d'au moins 90". L'ensemble constitué par les organes 15, 18, 40, 41 peut être pareillement remplacé après desserrage des vis 44 et libération des emboitements 21. La combinaison des dispositions sus-décrites permet de remplacer les'pièces d'usure en 15 minutes environ et le béton ne peut pas faire prise dans la conduite de refoulement pendant ce court laps de temps. REVENDICATIONS 1. Pompe à piston rotatif pour le transport de béton, asphalte coulé et, autres matériaux granuleux, qui comprend un corps circulaire auquel sont raccordées une conduite d'aspiration et une conduite de refoulement, un piston tournant dans ce corps, qui est muni d'une surface de travail située à l'avant dans le sens de la rotation et s'applique de façon hermétique contre la paroi interne du corps à la suite de la surface de travail et sur une portion de la circonférence du corps, ainsi qu'un tiroir de séparation mobile, s'engageant dans le corps entre les conduites d'aspiration et de refoulement pour séparer la chambre d'aspiration de la chambre de refoulement en s'appliquant sur le piston rotatif, pompe caractérisée par la combinaison des caractéristiques connues en soi, suivant lesquelles la surface de travail (13) forme avec la paroi interne du corps (14) un angle (a) d'au moins 900 environ, et le tiroir de séparation (15) exécute un mouvement linéaire. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tiroir de séparation (15) forme un angle (b) d'au moins 110 environ du côté de la chambre de refoulement avec la surface externe lui faisant vis-à-vis du piston rotatif (11,12) et est connandé de manière à revenir en arrière un peu avant sa rencontre avec la surface de travail (13). 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le tiroir de séparation (15) forme un angle (b) d'environ 1300 du caté de la chambre de refoulement avec la surface externe lui faisant vis-btis du piston- rotatif (11, 12). 4. Pompe selon les revendications I à 3, caractérisée en ce que la face frontale du tiroir de séparation (15) s'appliquant sur la surface externe du piston rotatif est inclinée vers la chambre de refoulement (16). 5. Pompe selon l'une au moins des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le piston rotatif (11,12) se compose d'un moyeu annulaire (11) et d'une pièce d'usure (12) en forme de secteur circulaire, portant la surface de travail (13) et réunie de façon séparable audit moyeu. 6. Pompe selon la revendication 5, caractérisée en ce que la pièce d'usure (12) présente la forme d'un demi-cercle. 7. Pompe selon l'une au moins des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le corps (1) est habillé intérieurement d'une enveloppe d'usure interchangeable (23). 8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'enveloppe d'usure (23) est serrée dans le corps (1) au moyen d'un mandrin conique de blocage (24). 9. Pompe selon l'une au moins des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le tiroir de séparation (15) est réuni de façon séparable à son méca nisme d'entraînement (19,20). 10. Pompe selon la revendication 9, caractérisée en ce que le tiroir de séparation (15) est réuni à son mécanisme d'entraînement (19,20) au moyen dhun emboîtement susceptible d' être ouvert et fermé perpendiculairement à la d tion du mouvement du tiroir de séparation, lequel forme avec ses éléments de guidage (18) un ensemble pouvant être extrait d'un seul coup duScorps de la pompe par un déplacement perpendiculaire à la direction du mouvement du ti toir de séparation 11. Pompe selon l'une au moins des revendications 1 à 10, dans laquelle il est prévu deux ou plusieurs chambres séparées l'une de l'autre par des parois intermediaires et dans chacune desquelles tourne un piston, les pistons étant décalés l'un par rapport à l'autre et disposés sur un arbre commun, caractérisé en ce que chaque paroi intermédiaire est constituée par un disque (35), fixé de manière interchangeable entre les pistons (11,12) sur l'arbre (7) ou sur nn moyeu continu (11) solidaire dudit arbre.