Brevet FR2380444A1 — publié le 19780908

La présente invention permet de pomper les liquides, de fluide à visqueux, d'une façon continue en évitant les coups de bélier. Dans les dispositifs connus de ce genre, il existe plusieurs systèmes : 1) les pompes, où la pression est obtenue par Sexcentration d'une pièce assez complexe; elles ont peu de débit et sont difficiles à réaliser; 2) les pompes à turbines à plusieurs étages, où la pression est obtenue par une vitesse de rotation élevée; elles ne peuvent pas pomper tous les liquides à cause de la cavitation; 3) les pompes à palettes avec une partie mobile excentrée; elles ne peuvent convenir pour les grands débits sous pression et sont délicates à usiner; 4) les pompes alternatives fournissant une très grande pression mais avec un très faible débit; elles ont des coups de belier et la puissance absorbée est très élevée.Quelques chiffres concernant une pompe alternative : à 120 tr/mn - 30 m3/h - 100 bars 300 CV; le poids de la pompe est de 4400 kg pour un encombrement de 3000 X 1200 X 1700 mm. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter tous ces inconvénients. La pompe est volumàtrique, donc il n'y a pas de cavitation. Les coups de bélier sont éliminés car le flux est continu. La vitesse de rotation est obligatoirement faible, maximum 110 tr/mn. La pompe torique de diamètre 200 X 600 mm est facilement réalisable et répond aux caractéristiques suivantes : 30 tr/mn - 88 m3/h - 100 bars - 394 CV; le poids de ia pompe est de 1100 kg pour un encombrement de 1200 X 1200 X 1000 mm. Les avantages de la pompe sont : un encombrement trois fois moins important, une vitesse de rotation quatre fois plus faible (qui réduit considérablement l'usure), un débit trois fois plus élevé, qui compense amplement le besoin d'une puissance légèrement superieure. La planche II-2 donne quelques is comparaison avec d'autres pompes : 1) fig. 2 réprésente le système bielle manivelle, où une seule position 1, transmet l'effort primaire à 100%; il faut ensuite déduire la résistance au frottement correspondant au renvoi du piston dans le cylindre suivant la trajectoire de la bielle; les positions 2 et 3 n1 ont pas la direction de la bielle tangente au cercle décrit par le maneton du vilebrequin, elles ne peuvent donc pas transmettre la totalité de la force; 2 fig. 3 représente une pompe à turbine classique qui, par sa vitesse, entraîne un liquide en rotation et lui communique la force centrifuge nécessaire, afin qu'il s'évacue par la tubulure de sortie; chaque forme de turbine impose un régime de rotation bien déterminé; 3) fig. 4 représente le principe torique objet de l'invention.La totalité de l'effort est continuellement communiqué au liquide poussé par le piston ou porte segment 1, rigide sur son volant et qui agit toujours dans le même sens; l'usure se localise à l'obturateur 2, seule pièce en mouvement alternatif. Les autres pièces sont toutes de révolution. Le dispositif objet de l'invention P1. I-2 représenté par une perspective ouverte, comporte deux parties: le stator et le rotor. Le stator est composé de deux demis tores I et 2 (le demi tore I comporte au passage de l'arbre un joint étanche 3;le demi tore 2, comporte un support de carter 4 et une attente de guide de l'obturateur 5)j d'un carter de came 6, d'un couvercle de carter de came 7 (celui-ci est pourvu au passage de l'arbre d'un joint d'étanchéité 8), d'un guide d'obturateur 9. Le rotor ou partie mobile se compose d'un arbre 10, d'un volant 11 sur lequel est fixé le piston ou porte segment 12, d'une came 13 avec sa rainure 14, d'un obturateur 15 et son teton 16.L'étanchéité de l'ensemble est assurée par des segments, qui se situent de part et d'autre du piston : sur le volant quatre segments 17, sur le piston un segment 18, sur le pied du piston un segment 19; sur l'obturateur se trouve: un segment circulaire 20 et un segment de pied 21. Fonctionnement, P1. II-2, fig. 1 : l'obturateur 3 à ltaide de son teton est guidé dans la rainure 8 de la came 7 qui l'efface au passage du piston dans le tore et crée ainsi deux chambres: la chambre 1 fermée par l'obturateur 3 aspire le liquide par la tubulure 5 sous l'action du piston 6, qui tourne dans le tore dans le sens des aiguilles d'une montre; la chambre 2 fermée par l'obturateur refoule le liquide par la tubulure 4 sous l'action du piston. La vitesse linéaire du piston est identique à celle du fluide, soit 0,94 m/s. pour 30 tr/mn. Ce liquide a une énergie massique (force vive) de 800 kg force pour une densité 1 et pour une longueur de tuyauterie de 30 mètres. Le court passage du piston devant l'obturateur pendant 1/3 de seconde, temps où il n'est pas efficace, provoque un infime ralentissement du liquide qui'ne sollicite pas l'intervention du clapet anti-retour; le fait d'autant plus négligeable que la pression est basse et la vitesse grande peut être considéré comme un coup de bélier, une partie du liquide étant court-circuitée dans le tore. Le cas étudié 100 bars est spécial et rare; il démontre la possibilité maximum de la pompe. Pour les pressions inférieures, le débit n'est limité que par la résistance mécanique du téton de l'obturateur. A 108 tr/mn la force d'inertie ou énergie massique du liquide devient 10825 kg force dans le temps de 1/11 de seconde; la vitesse de l'obturateur est de 4,84 m/s. Les caractéristique de la pompe sont : 108 trime - 317 m3/h 27 bars - 400 CV, poids 1100 kg, encombrement 1200 X 1200 X 1000 mm. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où il faut véhiculer un liquide dans un conduit avec ou sans pression ( les oléoducs, les aqueducs). Le rendement de la pompe torique est supérieur à celui des autres pompes rotatives. Seules les pompes alternatives ont un rendement sensiblement égal mais elles ont un débit irrégulier, faible et avec coups de bélier. En conclusion la pompe rotative à chambre torique a tous les avantage des pompes alternatives et rotatives sans leurs inconvénients. REVENDICATIONS l - Dispositif permettant de pomper des liquides plus ou moins visqueux sous pression. Caractérisé par le fait qu'il comporte un piston, relié à un volant clavete sur un arbre, qui se déplace dans une chambre torique. 2 - Dispositif selon la revendication 1. Caractérisé par le fait que la chambre torique est sectionnée par un obturateur, créant deux chambres de part et d'autre du piston. 3 - Dispositif selon la revendication 2. Caractérise par le fait que l'obturateur s'efface au passage du piston au moyen d'une came circulaire à rainures, clavetée sur un arbre.