Brevet FR2416406A1 — publié le 19790831

L'invention se rapporte à un dispositif de passage d'arbre en fond de cuve et aux cuves équipées d'un tel dispositif. bulle s'applique plus particulièrement mais non exclusivement à des passages d'arbres destinés à mettre en mouvement des hélices ou des turbines de pompes ou d'agitateurs. On sait que les zgitateurs sont des dispositifs destinés à brasser, remuer, malaxer, homogénéiser des mélanges liquides ou qui de ce fait sont contenus dans des cuves qui doivent être étanches à ces mélanges au moins sur leur hauteur normale d'utilisation. Pour ne pas porter atteinte à cette étanchéité, la première solution venue à l'idée des constructeurs a été de faire entrer l'arbre de commande de l'agitateur par le dessus de la cuve en traversant pour cela le couvercle en forme de dôme fermant généralement ladite cuve et sur lequel sont alors montés le moteur et le réducteur de vitesse commandant 1' arbre. Dans cette solution, l'arbre passant au travers du dOme et donc hors de la zone Où se trouve le mélange, il n'y a pas de problème d'étanchéité, sauf si la cuve doit travailler sous vide ou sous pression auquel cas toutefois, l'étanchéité peut, puisqu'aucune contrainte n'est fixée par le mélange, être obtenue simplement et valablement par exemple à l'aide d'un presse-étoupe ou d'une garniture mécanique classique. En ce qui concerne cette commande de l'agitateur par le dessus de la cuve, pour les produits non abrasifs ou agressifs, l'arbre est généralement guidé dans le bas et ce, pour ne pas traverser la cuve, par une crapaudine fixée au fond de la cuve. Du fait de ce guidage à la base, on peut alors réduire la hauteur du moyen de guidage utile en partie haute. La hauteur nécessaire au-dessus de la cuve n1 est de ce fait pas dictée par le moyen de guidage mais par l'encombrement du réducteur et du moteur. Aussi, dans ce cas, pour limiter encore cette hauteur, il est possible de ne mettre l'agitateur en mouvement qu'indirectement et par exemple à l'aide d'une poulie, le groupe moto-réducteur pouvant alors être placé flar le côté de la cuve. PIalheureusement cette solution ne peut être retenue pour les produits chargés, c'est-à-dire généralement agressifs ou abrasifs, et qui attaqueraient donc la crapaudine. Dans ce cas, l'arbre est guidé exclusivement par le dessus du dome, ce qui implique alors 1 'implantation d'un moyen de guidage d'une hauteur importante. Des études faites à ce propos indiquent que cette hauteur doit autre comprise entre un tiers et un cinquième du port à faux de l'arbre. Naturellement cette valeur dépend du diamètre de l'arbre et du jeu initial dans les paliers de guidage. Quoi qu'il en soit,la pratique permet de constater que par exemple pour un arbre agissant dans une cuve de deux mètres cinquante à trois mètres de hauteur, il est nécessaire de prévoir une distance de huit cents millimètres environ entre les paliers de guidage extérieurs à la cuve. Ces dispositifs de commande voire de guidage de l'arbre de l'agita- teur par le dessus de la cuve majorent donc la hauteur techniquement nécessaire au-dessus de la cuve. Ceci peut être un obstacle à une implantation dans un bâtiment ayant par esemple peu de hauteur sous toiture. En effet, cette perte de hauteur peut interdire de placer la cuve à un niveau sufisamment élevé pour permettre sa vidange par simple gravité, et obliger alors à utiliser une pompe de reprise qui majore le prix de revient et d'exploitation. De mimez ces dispositifs de commande voire de guidage encombrent le dessus de la cuve; or, de plus en plus.les utilisateurs de cuves de fabrication souhaitent utiliser au maximum la surface offerte pour l'implantation par le couvercle/de leurs appareils. En effet, s'il y a de cela quelques années, l'utilisateur s'est généralement contenté de la prévision sur le dôme d'une trappe servant tout à la fois de trappe de chargement et d'orifice de contre des opérations, pet à peu, ces utilisateurs ont demandé qu' y soient placés des accessoires mis sur le narché et permet- tant d'automati8er et/ou de simplifier certaines opérations et/ou de faire travailler le personnel dans de meilleures conditions. Certains accessoires ont même été imposés ou sont en voie de l'être par la législation du travail. Tout cela donc concourre à prévoir sur le dôme, en plus de la traditionnelle trappe prévue initialement pour le chargement, un certain nombre d'accessoires tels que - des tubulures d'introduction de produits avec interposition éventuelle de compteur à prédétermination - des trémies d'alimentation en produits pulvérulents, équipées éventuellement d'un dispositif d'ouverture de sacs - des filtres d'aspiration des poussières - des hublots de vision et d'éclairage Dans certains cas, les utilisateurs souhaitent même en plus de l'ensemble de ces accessoires des soupapes de sureté, ou des disques d'éclatement et même que ce soit réservée une grosse tubulure avec plateau plein, qui permettra ultérieurement dans le cas d'appareils travaillant en atmosphère explosive, de rajouter si nécessaire une tubulure supplémentaire, par simple démontage du plateau plein qui sera équipé de la tubulure dans une zone non dangereuse et où l'emploi de la flamme est autorisé. I1 est donc évident que l'ensemble de ces éléments occupe sur le dôme des cuves une surface importante comparativement à la surface de ce dôme, déduction faite de la zone ou par exemple dans le cas de cuves oui travaillent sous pression, la réglementation interdit strictement d'effectuer des ouvertures et par là d'imDlan- ter des accessoires. I1 n'est donc pas souhaitable d'encombrer encore le dôme par des moyens de guidage et de commande de l'agitateur. La solution à tous ces problèmes semble donc être la commande et le guidage de l'arbre agitateur par le dessous de la vue, puisque cela permet tout à la fois d'utiliser plus judicieusement la hauteur disponible d'un bâtiment et de ne pas encombrer la surface du dôme qui devenue totalement disponible permettra l'implantation d'accessoires plus nombreux. Cet aspect des choses n'a pas échappé à certains constructeurs qui ont par conséquent mis cette technique en application. Ikçlheureusement, pour les arbres tournant traversant effectivement une paroi, les organes d'étanchéité connus à ce jor n'offrent qu'une étanchéité imparfaite et de plus n'ont qu'une durée très limitée. 3n effet, cette étsnclleité étant réalisée à un endroit où est le produit à travailleren oontact direct avec elle, celle-ci est alors d'autant plus rapidement détruite que le milieu sera plus agressif et abrasif zone de plus cet organe d'étanchéité travaille dans de mauvaises conditions du fait qu'il ne @eut être valablement lubrifié sans risquer de contaminer et dc pollueur le produit fabriqué. Par ailleurs, pour le remplacement d'un organe d etanchéité ou de l'arbre de commande, il est alors indispensable de vider au préalable la cuve, ce qui peut cntrainer une perte de produit et tout au moins une perte de temps. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un dispositif de passage d'arbre en fond de cuve qui assure une étanchéité parfaite. Un autre résultat que l'invention vise à obtenir est un tel dispositif permettant un remplacement d'un organe mécanique ou d'étanchéité alors que la cuve reste pleine. Eour cela, l'invention a pour objet un dispositif du type cité plus haut, notamment caractérisé en ce que - au lieu d'être fixé directement sur l'arbre moteur, l'agita teur est fixé à un arbre creux et ce près de sa base descen dant dans le produit alors que sa partie supérieure dépasse nettement le niveau du produit présent dans la cuve - l'arbre moteur est enfilé concentriquement dans l'arbre creux qui porte à sa partie supérieure un moyen mécanique de liai son en rotation de ces deux arbres ;; - dans l'espace annulaire réservé entre l'arbre creux et l'ar bre moteur, un tube est engagé avec jeux tant entre le tube et l'arbre creux qu'entre l'arbre moteur et le tube ainsi qu'avec jeu entre l'extrémité supérieure du tube et le moyen de liaison entre les deux arbres - au point de passage de l'arbre moteur dans la cuve, le tube est associé à ladite cuve par un moyen d'étanchéité parfaite. Elle a également pour objet la cuve équipée de ce dispositif. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ciaprès faite, à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente, vue en coupe axiale, une cuve équipée du dispositif. La cuve 1 représentée au dessin en traits mixtes fins comprend de manière classique une virole 2 ferrée à sa base parun fond 3 et - sa partie supérieure par un couvercle 4 en forme de danse. Cette cuve 1 est normalement appelée à être remplie de produit à travailler, au plus, jusqu'en haut de la virole 2. Près du fond 3, la cuve abrite un agitateur 5 tel qu'une tur bine, une pale, une hélice, ou tout autre moyen connu. Cet agitateur 5 est mu en rotation par un groupe moto-réducteur (non représenté) situé sous la cuve et donc relié à l'agitateur 5 par un arbre 6 traversant le fond 3 de la euve. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, au lieu d'être fixé directement sur l'abre 6, l'agitateur 5 a son moyeu 7 qui est fixé à la base 8 d'un arbre creux 9 dont la partie supé rieure 10 dépasse nettement le niveau normal Il de remplissage de la cuve 1. L'arbre moteur 6 est enfilé concentriquement dans l'arbre creux 9 qui porte, à sa partie supérieure 10, un plateau 12 qui solida rise en rotation cet arbre creux 9 et l'arbre moteur 6. Etrel'aldsage 13 de l'arbre creux 9 et la face externe 14 de l'arbre moteur 6 est réservé au passage annulaire dans lequel un tube 15 est engagé concentriquement, jusqu'à la partie supérieuretde-l'ar- bre. Les diamètres intérieur et extérieur de ce tube 15 sont tels que du jeu est réservé entre le tube et l'arbre creux ainsi qu'en tre le tube et l'arbre moteur. De même, entre l'extrémité supérieure 16 de ce tube 15 et le plateau 12 de l'arbre creux, est réservé un léger jeu. Au point de passage de l'arbre moteur 6 dans la cuve, la base 17 du tube est associée au fond 3 de la cuve 1 par un moyen assurant une étan chéité parfaite et par exemple par soudure. De préférence, la cuve reçoit à cet effet un bossage 18 dans le perçage 19 duquel est engagé le tube 15 qui quant à lui est pourvu à son extrémité d'une collerette 20 d'appui sur ledit bossage par l'intermédiaire d'un joint statique 21. alors ~~~ La fixation étanche s'opère/essentiellement par vis de fixation 22. Entre les vis 22 de fixation de la collerette 20 et de son tube 15 peuvent être positionnées les vis 23 de fixation d'un boitier 24 de guidage de l'arbre 6 par l'intermédiaire de roulements 25. Du fait de cette utilisation de vis distinctes pour fixer la collerette 20 (vis 22) et pour fixer le boitier 24 (vis 23), il est-possible de démonter le boitier inférieur et même l'arbre moteur alors que la cuve reste pleine. Bn l'état de la réalisation, ai la cuve est utilisée à la pres Blon atmosphérique, comme le tube 15 remonte nettement au-dessus du niveau normal Il de remplissage de la cuve 1, aucune sortie de produit par ce tube ntest possible. Ce tube garantit donc une étanchéité parfaite et permet au roulement 25 du boitier de guidage 24 de travailler hors d'eau. L'étanchéité du passage d'arbre au fond de la cuve se faisant sans pièzes en frottement l'une sur l'autre, il n'y a aucun risque d'usure. Dans le cas où la cuve travaille sous pression, il y a lieu de veiller à ce que la pression dans la cuve ne produise pas une remontée entre 1' arbre creux et le tube du produit qui, parvenant en haut du tube, pourrait alors s 'échapper. Pour cela, en partie supérieure 10 de l'arbre creux 9, sont prévues des perforations radiales 26 équilibrant les pressions agissant sur les fractions de produit présentes 1' une entre l'arbre creux et le tube et l'autre entre l'arbre creux et la cuve. Lors d'un tel travail en pression ou lors d'un travail de dépression, pour maintenir cette condition de travail, la base 17 du tube 15 ou le boîtier de guidage 24 peut être équipé d'un système classique d'étanchéité par exemple à garniture mécanique ou à preese-étoupe 27 qui travaillera alors en dehors de tout contact avec le produit et pourra entre lubrifié normalement. Dans un mode préféré de réalisation, l'arbre moteur 6 (et/ou l'arbre creux) se prolonge vers le haut pour former un tourillon, pénétrant dans un boitier de guidage 28, muni de roulements 29, ce boîtier est fixé par vis 30 à un bossage 31 de la face extérieure du couvercle. Son démontage est donc aisé sans nécessiter d'ouvrir la cuve. Les roulements 25 et 28 guidant l'arbre moteur en parties basse et haute sont de préférence du type à rotule. Au lieu ou en plus du tourillon, des roulements, par exemple à aiguilles, peuvent également être prdvus entre le tube et l'arbre moteur voile même entre le tube et l'arbre creux et ce notamment en partie supérieure 10 du dispositif. REVENDICATIONS 1. Disoositif pour lee passage étanche d'un arbre moteur dans le fond d'une cuve contenant jusqu'à un certain niveau du produit liquide ou pêteux è traiter à l'aide d'un outil, tel une hélice, une turbine de pompe ou d'agitateur, lequel outil doit être mu en rota tion par ledit arbre moteur, ce dispositif étant c a r a c t @ - r i s U @n ce ciu :: - au lieu d'être fixé directement sur l'arbre moteur, l'outil est fixé à un arbre cireux et ce près de sa base descèndant dans le produit, alors que a partie supérieure dépasse net tuent le niveau du produit @résent dans la cuv;; - l'arbre moteur est enfilé concentriquement dans l'arbre creux qui porte à sa partie supérieure un moyen de liaison nécani- que en rotation de cvs deux arbres - dans l'espace annulaire réservé entre l'alésage de l'arbre creux et la fac externe de l'arbre moteur, un tube est enga gé avec jeux entre le tube et tant l'arbre creux que l'arbre moteur ainsi qu'avec jeu entre son extrémité supérieure et le moyen de liaison entre les deux arbres - au point de passage de l'arbre moteur dans la cuve, le tube est associé à ladite cuve par un moyen d'étanchéité arfaite. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la partie du dispositif située au-dessus du niveau du roduit est prévue au moins une ouverture quilibrant les stressions agissant sur les fractions de produit présentes, l'une entre la cuve et l'arbre creux et l'autre entre l'arbre creux et le tube. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que sous le fond de la cuve est fixé dans l'axe du tube un boitier de guidage de l'arbre moteur 4. dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce ou'entre l'arbre moteur et l'une des pièces que sont le tube et le boitier de guidage est prévu un système classique d'étanchéité. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins l'une des pièces tournantes que sont les arbres et leur moyen de liaison se prolonge vers le haut pour former un tourillon pénétrant dans un boitier de guidage associé à une pièce solidaire de la cuve telle son couvercle. 6. Cuve caractérisé en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de passage d'arbre moteur du type décrit à l'une quelconque des revendications 1 à 5.