Brevet FR2268958A1 — publié le 19751121

l'objet de la présente invention est une pompe, par exemple une pompe à piston pour les métiers à jet d'eau, une pompe à éléments rotatifs pour le transport des liquides, tels que l'eau, des solutions d'acides et alcalis unorganiques etc. Les pompes existantes, notamment les pompes à piston, mais aussi les pompes centrifuges rotatives, présentent certains inconvénients qui influencent défavorablement le fonctionnement des machines dont elles constituent un des éléments. Oes inconvénients sont dis à la sorte du liquide transporté, dont les corps agressifs et les impuretés agissent sur les surfaces de frottement de ces pompes, notamment sur celles du piston, du cylindre ou des coussinets, éventuellement des garnitures des pompes rotatives. Les pistons et cylindres des pompes à piston existantes, surtout pour les métiers à et d'eau, sont encore toujours confectionnés en matériaux métalliques. La surface du piston de pompe subit un chromage dur et un rodage. Le piston se déplace dans un cylindre de précision rodé, où l'importance de son frottement contre la paroi du cylindre est influencée par les impuretés et les éléments agressifs du liquide transporté. Ces impuretés, éléments agressifs et sels insolubles, contenue dans le liquide transporté, dété- riorent, après un certain temps de service de la pompe, les parois rodées du cylindre et du piston, causent un grippage et la formation des deptts, ce qui se reflète sur la température du piston et du cylindre etS par conséquent sur la dilatation des métaux.Le changement de la température et la formation de différents déptts de sels insolubles etc., modifient la tolérance réciproque du piston et du cylindre, augmentent le frottement du piston dans le cylindre et dans les pompes à piston, où la course de refoulement du piston dans le cylindre est dérivée d'un ressort comprimes causent uze fluctuation de l'allure de la pression du liquide refoulé par le piston. La pompe doit alors titre réglée sans cesse durant son service, pour que la pression du liquide refoulé ne fluctue pas.Sur les métiers à jet d'eau, la fluctuation indésirable de la pression influence défavorablement le fonctionnement de la tuyère d'insertion de la trame, ce qui cause des défauts d'arrivée du fil de trame, la formation de différentes boucles et d'autres défauts de tissage. Les pompes à éléments rotatifs, surtout les pompes centrifuges à refoulement continu du liquide, comportent outre les coussinets, des garnitures de diverses sortes telles que des bagues d'étanchéité en caoutchouc, des manchettes de cuir, des fils d'étanchéité, qui s'usent en un temps relativement court du service de la pompe, cessent autre hermétiques s il faut alors les changer ou les resserrer. Sui vant la sorte du liquide transporté, il faut choisir avec soin les garnitures ou les coussinets afin qu'elles puissent résister aux effets agressifs des liquides. Pour les deux sortes de pompes, à piston et à éléments rotatifs, il faut assurer le graissage des éléments qui sont en contact coulissant ou roulant. Le problème du graissage du piston ou des coussinets de pompe à éléments rotatifs n'a pas été résolu JusquXici avec succès là où le liquide transporté est par exemple de l'eau. En effet, l'eau forme, avec la majo- rité des graisses, des émulerions différentes dont l'effet de graissage est faible ou qui rendent pires les conditions de graissage, et de plus elles souillent le liquide refoulé, ce qui signifies par exemple pour les métiers à jet d'eau, une souillure indésirable du tissu confectionné Les pompes à piston pour le transport de l'eau comportent des chambres ou des rainures dans les parois des cylindres, qui reçoivent la graisse, leur fabrication est compliquée, mais toutes les impuretés, les sels insolubles, les oxydes de fer et l'agressivité de l'eau, éventuellement d'un autre liquide ou d'une autre solution, causent même ici les inconvénients sus-mentionnés Sur les pompes à éléments rotatifs, le problème du graissage dépend de l'étanchéité des garnitures et de la qualité des coussinets p si les coussinets sont confectionnés en matériaux courants, on ne peut pas les exposer à l'action directe du milieu liquide, surtout si le liquide trnnsporté9 comme par l'exemple l'eau, ne présente pas des propriétés lubrifiantes. Le but de la présente invention est de créer des éléments de pompe qui sont réciproque- ment en contact coulissant g dont la conception et le matériau sont tels qu'ils soient susceptibles de résister aux effets défavorables du liquide transporté, de supprimer le graissage additionnel et de garantir à la pompe des paramètres de puissance constants même en cas d'emploi d'une autre sorte de liquide, le principe de l'invention consistant dans le fait que :: 1 ~ les éléments de pompe qui sont réciproquement en con tact coulissant, tels que le piston et le cylindre, ou l'arbre et le coussinet de pompe, et qui sont ex posés au moins sur un côté à l'effet du milieu liquide, sont confectionnés en matériau céramique dont la du reté correspond au neuvième degré de l'échelle de Mohs, par exemple en alumine fritté (Al2O3), 2 - le piston et les parois intérieures dy cylindre sont lisses sur une longueur correspondant au moins à la course du piston, 3 - Le piston ou 1 arbre de pompe sont confectionnés pour la plupart en métériaux métaLliques, 4 - Les parois intérieures du coussinet d'arbre sont lis ses sur le périmètre et sur la longueur du contact avec l'arbre, 5 - Le matériau céramique présente une dureté de 78 Ra. La conception des dits éléments de pompe, conçus selon la présente invention, permet de supprimer les chambres ou rainures dans les parois des cylindres ou des pistons pour l'amenée et la distribution de la graisse vers ces éléments. La haute dureté superficielle du matériau céramique permet de transporter - liquide même contenant de petites impuretés mécarilques, car celles-ci se désagrègent par le frottement réciproque des éléments de pompe. La pompe permet de transporter surtout 1 'ea, car celle-ci constitue un lubrifiant pour lesdits éléments de pompe mais aussi des solutions inorganiques d1 acides et alcalmes, ete, pour autant qu'elles n'altèrent pas la structure superficielle par exemple du piston et du cylin- dre. D e autres avantages et caracté- rustiques de l'invention ressortiront de la description suivante de plusieurs exemples d'exécution de la pompe et du dessin annexé où: - la figure I représente une vue d'ensemble de la pompe à piston en coupe longitudinale, cù la distribution du liquide aspiré et refoulé est réalisée à laide de deux soupapes à une voie, la figure 2 représente des éléments de pompe à piston, or la distribution du liquide as piré est commandée par le piston et le refoulement du liquide par la soupape à une voie, = la figure 3 représente schématiquement une bride de la pompe a éléments rotatifs, à coussinet et arbre encastrés selon l'invention. Un exemple d'exécution de la pompe à piston avec le cylindre et le piston confectionnés en matériau céramique est représenté en figure 1. Le corps 1 de pompe est muni d'un cylindre 2 qui est confectionne en matériau céramique, tel que de l'alumine à dureté superficielle de 78 RC et correspondant au degré 9 de l'échelle de Mohs. Le cylindre 2 porte le piston mobile 3, logé axialement et confectionné du même matériau céramique que le cylindre 2. Le piston 3 est pourvu d'un noyau en acier 4, terminé par une tige filetée 5. La tige 5 porte un écrou 6 avec tubulure 7 contre le corps duquel s'appuie le ressort 8. Sur l'écrou 6 agit, par l'intermédiaire de ses saillies 9, l'extrémité libre du levier de commande 10, fixé sur l'axe 11. Par l'intermédiaire de l'axe 11, le mouvement induit par un levier non représenté, situé du côté opposé du corps 1 et engréné avec la came 12, est transmis au levier de commande 10. La came est réunie, à l'aide d'une transmission non représentée, avec l'arbre principal de la machine, par exemple du métier à jet d'eau. Le ressort de pression 8 est monté par son extrémité inférieure dans la douille 13, qu'il est possible de déplacer dans le sens axial par l'intermédiaire de l'écrou de réglage 14. le changement de la position de la douille de réglage 13 modifie la poussée du ressort 8. La carlfé de la tubulure 7 porte l'extrémité du limiteur de course du piston 3, qui se compose en substance d"me barre continue 95. A l'extrémité située dans la tubulure, la ba@@e contiune 15 est pourvue d'un épaulement et sur sa longaeur, elle est munie d'un filet pour le réglage de l'écrou 16; sur son autre extrémité, elle porte un axe 17 pour l'assemblage avec la pédale 18 pour la commande du piston 3 de pompe lorsque la machine est au repos. Dans la partie supérieure du corps 1 se trouve le canal d'aspiration 19 et le canal de refoulement 20 du liquide transporté. les deux canaux 19 et 20 sont pourvus de soupapes à boulet à une voie 21 et 22. Le liquide est amené dans le canal d'aspiration 19 par le tuyau 23 en passant dans le filtre fin 24. Le canal de refoulement 20 est pourvu d'une soupape d'étranglement 25 pour le liquide refoulé dans le tuyau 26, auquel est raccordée la tuybre, non représentée, pour l'inrertion de la trame sur les métiers à jet d'eau. La pompe ci-dessus décrite, fonctionne comme suit. Lorsque la machine est en marche, la came 12 tourne et transmet le mouvement au levier de commande 10 qui comprime périodiquement le ressort de pression 8, et en méme temps le piston 3, dans la position inférieure. Au cours de cette course du piston 3, le liquide est aspiré par la soupape à une voie 21 dans le cylindre 2. Dans une certaine position de la came 12, le levier de commande 10 se dégage subitement, après quoi le ressort de pression 8 met le piston 3 en course de refoulement. Au cours de cette course, la soupape à une voie 21 dans le canal d'aspiration se ferme et la soupape à une voie du canal de refoulement 20 s' ouvre. La pression du liquide refoulé est déterminéepar le degré de compression du ressort 8 et par le réglage de la soupape d'étranglement 25 et le volume global du liquide refoulé est donné par la longueur de la course de refoulement du piston 3p laquelle est déterminée par le réglage de la barre continue 15, servant de limiteur de course du piston 3. Le graissage du piston 3 dans le cylindre 2 est assuré par le liquide transporté, par exemple par l'eau, et les petites impuretés mécaniques qui passent par le filtre fin 24, et les sels qui se déposent sur les parois du piston 3 et du cylindre 2, ne gnent pas le fonctionnement de la pompe, car leur dureté est inférieure à celle des parois du cylindre 2 et du piston 3, si bien qu'ils se ddsa- grugent en particules microscopiques, au cours de la course du piston 3 dans le cylindre 2, ce qui n'influence aucunément la bonne marche de la pompe. La modification de la pompe à piston représentée en figure 2 diffère de la pompe selon la figure 1 seulement par le mode de distribution du liquide. Le canal d'aspiration 19 ne présente pas de soupape à une voie, de sorte que la fermeture de ce canal d'aspiration 19 est réalisée lors de la course de refoulement du piston 3. Le piston 3 descend seulement dans la position, où son front 3 arrive au niveau de la paroi inférieure du canal d'aspiration 19. Le liquide est refoulé de l'espace intérieur du cylindre 2 en une quantité qui correspond à la surface du front du piston 3 et à la longueur de la course du piston 3 selon le réglage du limiteur de course du piston 3, comme dans l'exécution de la pompe d'après la figure 1. Le matériau céramique dont le piston 3 et le cylindre 2 de la pompe à piston sont confectionnés convient également à une pompe à éléments rotatifs, telle que les pompes centrifuges. La figure 3 représente schématiquement les brides 30 du corps 1 de la pompe centrifuge, où le coussinet 31 de l'arbre 32 de la pompe est monté sous forme de douille avec épaulement frontal 33.L'épaulement frontal 33 du coussinet 3t est créé par exemple pour l'ajustement axial du coussinet 33 dans le corps 1 et en même temps comme appui pour capter les forces axiales L'extrémité de l'arbre 32, située dans le coussinet 31, est faite du mdme matériau céramique que le coussinet 33. Â cette fin,. l'extrémité de l'arbre 32 est établie sous la forme d'un noyau en métal en acier par exemple, sur lequel on fixe, à l'aide d d'une colle convenable, par exem- ple à base de résine synthétique le matériau céramique en forme de douille d'arbre, comme il est représenté à titre d'exemple sur la figure 3. Le cylindre 2 pour les pompes à piston d'après la figure 2 et le coussinet 31 pour la pompe centrifuge d'après la figure 3 sont confectionnés en matériau céramique, tout d'abord sous forme de semi-produit par la méthode de coulée et de formage de précision, par exemple par la méthode de l'injection thermoplastique et leurs surfaces de fonctionnement sont rectifiées avec une précision de l'ordre de plusieurs millièmes de mm à l'aide de meules diamantées avec mouillage à l'eau abondant.Les pistons 3 pour les pompes à piston, ainsi que les douilles es arbre, surtout pour les pompes centrifuges sont également confectionnés tout d'abord sous forme de semi-produits par la méthode de la coulée de précision, puis ils sont fixés par collage et brassage, par exemple par étamage sur le noyau d'acier 4 du piston 3 ou sur l'extré- mité de l'arbre 32 et restifiés avec une halte précision au diamètre désiré, la qualité de la surface étant au minimum de 2,2 microns. le matériau céramique, surtout l'oxyde d'aluminium fritté (Al2O3) se distingue par une haute résistance électrique jusqu'à 22 KV/mm 50 Hz, par sa résistance aux chocs thermiques, par un pouvoir absorbant et une dilatation linéaire insignifiants. la dureté superficielle va jusqu'à 78 RC d'après l'échelle de Rockwell et elle correspond au degré 9 d'après l'échelle de Mohs. Le matériau cériamique est insensible à l'eau et aux sels insolubles y contenus, il résiste à toutes les solutions d'acides et alcalis inorganiques, ainsi qu'à d'autres corps agressifs.C'est surtout l'eau (H20) qui constitue un lubrifiant parfait au contact des éléments confectionnés avec ce matériau céramique, et les impuretés meca- niques y contenues éventuellement, telles que les oxydes de fer, se désagrègent en corpuscules microscopiques entre les surfaces de contact, sont entraînées par l'eau et ne détériorent pas du tout la surface des éléments mentionnés. les parois du piston 3 ou du cylindre 2, éventuellement du coussinet 33 et des arbres 32 et 31, ne sont pourvues ni de rainures ou ni d'échancrures pour l'amenée de la graisse, sur une longueur correspondant au moins à la course du piston ou à la longueur de contact de l'arbre 32, 31 avec le coussinet 33, de sorte que la fabrication de ces éléments est très économique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir dtautres nodes et d'autres formes de réalisation sarB pour cela sortir du cadre de L'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Pompa, par exemple pompe à piston pour les métiers à jet d'eau, pompe à éléments rotatifs pour le transport de liquides9 d'eau en particulier, éventurl- lement d'acides et alcalis inorganiques et c caractérisée en ce que les éléments de la pompe, qui sont réoiproquement en contact coulissant, tels que le piston (3) et le cylindre (2), ou l'arbre (32) et le coussinet (33' de la pompe et exposée au moins d'un côté à l'effet du milieu liquide, sont confectionnés en un matériau céramique dont la dureté correspond au degré 9 de l'échelle de Mohs, par exemple en oxyde d'aluminium fritté (Al2O3). 2 3 Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ee que le piston (3) et les parois intérieures du cylindre (2) sont lisses sir une longueur eor- respondant au moins à la course du piston (3). 30) Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le piston (3) ou l'arbre (32) de la pompe comportent un noyau (4), confectionné en matériaux métalliques. 4 )Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les parois intérieures du course sinet (33) de l'arbre (32) sont lisses sur le périmètre et sur la longueur de contact avec l'arbre (32). 50) Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau céramique présente une dureté de 78 RU.