Brevet FR2451479A1 — publié le 19801010

La présente invention est relative aux pompes à mortier, ciment, béton et matières analogues se présentant sous forme liquide, semi-liquide, visqueuse pâteuse ou pulvérulente, et susceptible de durcir,et plus précisément, à leur entraînement et leur alimentation en matière à transporter. Plus particulièrement l'invention se rapporte à un dispositif d'entraînement et d'alimentation d'une pompe rotative du type comprenant un engrenage hélicoïdal rotatif ou rotor unique, en matériau rigide, tournant à l'intérieur d'un autre engrenage hélicoïdal unique, fixe ou stator, en matériau élastique, le stator ayant un filet hélicoïdal de plus que le rotor, et un contact étanche étant maintenu entre chaque filet du rotor et du stator, les pas du stator et du rotor étant, pour chaque section droite, dans le rapport du nombre des filets hélicoidaux. De telles pompes sont connues et disponibles dans le commerce et décrites, entre-autres, dans les brevets fran çais 695 539, 736 434, 1 076 703i 1 346 417 au nom de MOSU. Dans des pompes de ce type, l'axe du rotor doit à chaque instant de sa rotation, rester parallèle à l'axe du stator tout en tournant autour de cet axe. Cette cinématique particulière nécessite l'interposition de moyens d'entraîne- ment souples tels qu'une barre élastique ou de moyens articulés tels qu'un joint de cardan entre un arbre moteur rigide et le rotor. L'interposition de tels moyens d'entraînement exige inévitablement un certain encombrement longitudinal. En effet, un dispositif d'entraînement et d'alimentation de type connu pour une telle pompe, consiste en un corps d'alimentation interposé entre la pompe proprement dite et le palier d'extrémité d'un arbre moteur rigide. Le corps d'alimentation en ciment sert de logement à un long arbre intermédiaire rigide accouplé d'une part à l'arbre moteur, à l'amont, d'autre part, à l'aval, au rotor de la pompe, par des joints de cardan ou accouplements articulés similaires. Les joints de cardan ou accouplements articulés similaires sont gainés d'une enveloppe en matière souple et étanche qui les met à l'abri du ciment ou du mortier. Même en prévoyant aussi courts que possible l'arbre intermédiaire et le corps d'alimentation qui le contient, il est impossible de trop réduire la longueur de l'arbre intermédiaire et l'on constate des stagnations, des dépôts de ciment, des ségrégations et finalement des formations de grumeaux solides qui d'abord sont entraînés dans la pompe et transportés vers le poste d'utilisation, ce qui n'est pas sans provoquer de sérieux inconvénients, et qui ensuite finissent par s'entasser dans le corps d'alimentation intermédiaire et par provoquer des colmatages. En effet, le corps intermédiaire d'alimentation ne manque pas d'espaces morts. Pour cette raison il faut périodiquement démonter ce corps d'alimentation intsmédiaire, et le nettoyer ainsi que l'arbre intermédiaire, ce qui arrête périodiquement la fabrication. La présente invention a pour objet un dispositif d'alimentation et d'entraînement d'une pompe du type précité qui remplit parfaitement les conditions cinématiques exigées par ce type de pompe, et les conditions d'étanchéité et de protection des organes d'entraînement tout en assurant au ciment des conditions de déplacement évitant tout dépôt et tout colmatage, sur un trajet aussi court que possible. Ce dispositif du type rappelé ci-dessus à arbre moteur rigide d'axe fixe, à arbre intermédiaire rigide tournant autour d'un axe mobile suivant la génératrice d'un cône, ledit arbre intermédiaire rigide étant accouplé à l'amont à l'arbre menant ou moteur et à l'aval au rotor de la pompe au moyen de joints de cardan, étant caractérisé en ce que l'ar- bre moteur ou menant est prolongé par un manchon creux de longueur suffisante pour loger la plus grande partie de l'arbre intermédiaire, de diamètre intérieur suffisant pour permettre les débattements angulaires de l'arbre intermédiaire, ledit manchon creux ayant une extrémité libre au voisinage du joint de cardan accouplant l'arbre intermédiaire et un tourillon du rotor de la pompe. D'autres caractéristiques et avantages apparaitrort au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe lon gitudinale du dispositif d'entraînement et d'a limentation en ciment, conforme à l'invention, d'une pompe rotative à engrenage hélicoidal, par tiellement représentée, - la Fig. 2 est une vue analogue à plus petite échelle d'un dispositif d'entraînement et d'ali mentation de type connu. Suivant l'exemple d'exécution de la Fig. 1, l'invention est appliquée à une pompe rotative A à engrenage hé licoîdal de type décrit dans les brevets français 695 539, 736 434, 1 076 703 et 1 346 417 au nom de MOINEAU, et concerne son dispositif d'entraînement et d'alimentation B dans le prolongement de la pompe A. L'ensemble A + B constitue une construction allongée POMPE A Représentée partiellement, elle comporte un corps tubulaire 1 allongé d'axe X-X reposant au sol par un socle, et à l'intérieur du corps 1, un stator 2 en matière élastique, épousant la cavité du corps et présentant intérieurement une cavité hélicoîdale à grand pas, à filets très arrondis. La cavité hélicoidale 3 est ouverte à ses deux extra mités par où entre et sort le ciment ou mortier liquide à transporter. A l'intérieur du stator 2 est monté un rotor ou engrenage hélicoidal 4 en matière rigide. Le rotor 4 a un profil conjugué de celui de la cavité hélicoidale 3 du stator 2 et un filet hélicoîdal de moins que le stator 2. Si le stator 2 a six filets, le rotor 4 n'en a que cinq. Le rotor 4 ménage avec la cavité 3 du stator 2 des espaces vides qui se déplacentlors de la rotation du rotor en vue du transport du ciment liquide. Le rotor 4 est prolongé du côté de son extrémité d'entrée du ciment liquide par un tourillon 5 d'axe Y-Y parallèle à l'axe X-X et susceptible de tourner autour de l'axe X-X du stator 2 au cours de sa propre rotation, tout en lui restant parallèle. DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT ET D'ALIMENTATION B Le tourillon 5 du rotor 4 de la pompe A est entraîné par un arbre menant ou moteur 6 d'axe X-X, un arbre intermédiaire 7 et deux joints de cardan 8 et 9 accouplant respectivement l'arbre intermédiaire 7 à l'arbre menant 6, et l'arbre intermédiaire 7 au tourillon 5 du rotor 4. Les centres géométriques des joints de cardan 8 et 9, respectivement situés au point T sur l'axe X-X de l'arbre menant 6 et au point Z sur l'axe Y-Y du tourillon 5 définissent l'axe Z-T de l'arbre intermédiaire 7 qui, au cours de la rotation, décrit un cône de sommet T et de demi-angle au sommet x mesuré entre les axes Z-T et X-X. Cette cinématique est déjà décrit dans les brevets MOINEAU cités. Conformément à l'invention, l'arbre d'entraînement 6, dont la clavette d'entraînement est représentée, mais non le moteur, est prolongé par un manchon 10 de longueur relativement importante par rapport au diamètre pour offrir un emplacement à ses supports, ses organes d'étanchéité, et un or gane d'entraînement du ciment liquide dans la zone d'alimentation. Conformément à l'invention l'arbre intermédiaire 7 d'axe Z-T est logé à l'intérieur du manchon tubulaire d'entraînement 10 qui est solidaire de l'arbre menant 6 : ceci explique la réduction notable d'encombrement longitudinal réalisée grâce à ce montage. En outre, le manchon 10 a un dia- mètre intérieur suffisant pour permettre les débattements angulaires de l'arbre intermédiaire 7 balayant la surface d'un cône de sommet T et de demi-angle au sommet x. Le manchon 10, d'axe X-X est donc logé à l'intérieur d'un corps de palier ll de forme générale tubulaire comportant un socle reposant au sol. A l'intérieur du corps de palier 11 sont montés deux roulements 12, par exemple à rouleaux, supportant le manchon 10 et une garniture d'étanchéité 13 appliquée le long du manchon 10 à l'extrémité du corps de palier 11 dont elle interdit l'entrée au ciment ou mortier liquide Sur l'extrémité du manchon 10, à l'extériexsr de la chambre constituée par le corps de palier 11, est montée en porte à faux une lame 14 d'entraînement du ciment liquide dans la zone d'alimentation de la pompe A. En vue de cette alimentation en ciment ou mortier liquide de la pompe A, un corps d'alimentation 15, par exemple tubulaire, constituant ladite zone d'alimentation, est interposé entre le corps de pompe 1 et le corps de palier 31 Dans/ auxquels il est fixé par exemple par des brides.1 Cet exemple, c'est le corps 15 qui porte la garniture d'étanchéité 13 logée à l'intérieur du corps de palier 11. Mais la garniture 13 pourrait être portée par le corps 11. Le corps d'alimentation 15 a un diamètre correspondant à peu près à celui des corps 1 et 11. Conformément à l'invention, le corps d'alimentation 15 est très court. I1 porte une tubulure d'alimentation 16 ou embranchement tubulaire de préférence inclinée par rapport à l'axe X-X du corps 15 de manière à diriger le ciment liquide vers la cavité de la pompe A. La tubulure 16 représentée ici dans un plan vertical pourrait être également dans un plan horizontal ou oblique. En amont de la tubulure 16, entre celle-ci et un réservoir d'alimentation en ciment ou mortier liquide, se trouve par exemple une vanne de fermeture du type à membrane tubulaire élastique, non représentée. Le corps 15 loge la lame d'entraînement 14 ainsi que le joint de cardan 9 et le tourillon 5 du rotor 4 de pompe pe. La lame d'entraînement 14 est entraînée en rotation autour de l'axe X-X de manière à balayer l'orifice de la tubulure 16 qui débouche dans le corps 15. La lame d'entraînement 14 balaye également une surface cylindrique enveloppant le joint de cardan 9 abrité du ciment liquide par une gaine tubulaire souple 17 qui l'enveloppe de manière étanche comme connu en soi. La gaine protectrice 17 du joint de cardan 9 est, conformément à l'invention, encastrée à une extrémité de manière étanche sur l'extrémité du manchon 10, abritant ainsi également du ciment liquide la cavité de ce manchon dans laquelle est logé l'arbre intermédiaire 7. Enfin, le corps d'alimentation 15 est raccordé à la cavité 3 du stator 2 de la pompe A par un raccordement tronconique 18 évitant les espace morts dans le corps 15 près de la pompe A. FONCTIONNEMENT Soit à transporter à l'aide de la pompe A du cimert ou du mortier liquide ou autre matière analogue, d'un réservoir non représenté auquel est raccordée la tubulure inclinée 16, à un poste d'utilisation qui peut être un poste de revêtement de produits tubulaires ou bien un chantier de construction de bâtiments ou d'ouvrages de travaux publics. A titre d'exemple, l'invention s'applique au trains port d'un mortier liquide ayant la composition suivante (pourcentages en poids) 33 % de ciment à prise rapide, 53 % de sable de granulométrie comprise 0,16 mm et 2, 5 mm. 14 % d'eau. Le ciment à prise rapide peut être du ciment CHF 325 de Rombas comprenant 70. % de laitier granulé de Haut Fourneau, 30 % de clinker Portland et une faible adjonction de sulfate de calcium. On pourrait également employer dans le mortier du ciment fondu à prise plus rapide, dans les mêmes proportions que ci-dessus. Le ciment liquide est introduit par la tubulure 16 dans le corps d'alimentation 15, par exemple par gravité, pendant que les arbres 6 et 7, le manchon 10 et le tourillon 5 ainsi que le rotor 4 tournent. I1 est rappelé que le corps 15 constitue la zone d'alimentation de la pompe A. Le ciment entre dans le corps 15 suivant une flèche f et est happé et entraîné à l'intérieur du corps 15 par la lame rotative 14 d'alimentation, comme connuen soi. Cependant, comme toute la partie centrale du corps 15 est occupée par le dispositif d'entraînement en rotation du rotor 4, le ciment avance sous l'action de la lame 14 sur la périphérie de la cavité du corps 15 en glissant sur la gaine 17 qui abrite le système d'entraînement en rotation constitué par le joint de cardan 9 et le tourillon 5. Le ciment progresse suivant la flèche f vers un espace libre ou une capacité offrant son ouverture entre le rotor 4 et le stator 2pendant que le rotor 4 tourne autour de l'axe Y-Y de son tourillon 5 qui lui même tourne autour de l'axe X-X du stator 2 en lui restant parallèle. Le ciment pénètre dans cet espace de diamètre extérieur plus faible que le diamètre in térieur de la cavité du corps 15 en glissant sur le raccordement 18 qui facilite ce passage du corps 15 à la pompe A. La pompe A transporte le ciment liquide qui, en aval de la pompe A, est propulsé par celle-ci à travers un conduit de grande longueur vers son poste d'utilisation. A titre de comparaison (Fig. 2), un dispositif d'entraînement et d'alimentation de type connu B1 de la pompe A comporte un arbre menant 19 d'une certaine longueur, correspondant à celle de l'arbre menant 6 et du manchon 10 du dispositif B. A la différence du dispositif B, l'arbre menant 19 n'est pas creux et ne sert pas de logement à l'arbre intermédiaire 7 qui est monté bout à bout et est accouplé par un joint de cardan 8. L'arbre intermédiaire 7 est comme dans le dispositif B, accouplé au tourillon 5 de la pompe A par un joint de cardan 9. Le joint de cardan 8 est recouvert d'une gaine souple protectrice 20. Le joint de caF dan 9 est protégé également par une gaine souple 17. L'arbre menant 19 est logé à l'intérieur d'un corps de palier il analogue à celui du dispositif B. On y retrouve deux roulements et unegarniture d'étanchéité comme dans le dispositif B. L'arbre intermédiaire 7 et les deux jointJde de car- dan 8 et 9 sont logés à l'intérieur d'un corps d'alimentation allongé 21, de forme par exemple tubulaire, raccordé par eemple par des brides au corps de la pompe A et au corps de palier 11. Le corps 21 comporte un embranchement tubulaire radial 22 pour l'amenée de ciment ou de mortier liquide. Comme dans le dispositif B, la tubulure 22 peut être inclinée et disposée soit dans un plan horizontal, soit dans un plan oblique ou vertical. Le dispositif B1 diffère du dispositif B par le fait que le corps 21 a une grande longueur correspondant à celle de l'arbre intermédiaire 7 qui ne peut guère être raccourci en raison des limites de débattement angulaire per mises par les joints de cardan 8 et 9.Le ciment liquide parcourt donc un trajet important à l'intérieur du corps 21 au bout duquel il rencontre comme un obstacle le joint de cardan 9 (convenablement protégé). I1 contourne cet obstacle pour entrer dans la pompe A. I1 est à noter qu'un espace mort existe entre le joint de cardan 9 et le corps 21. I1 en résulte que le ciment peut laisser des dépôts solides tout au long duoerps 21 et en outre dans l'espace mort entre le joint de cardan 9 et le corps 21 alors que dans le dispositif B de l'invention le joint de cardan 9 laisse un passage direct au ciment entre le corps 15 et la pompe A, et est enveloppé par la surface balayée par une lame 14 d'alimentation et se trou ve donc de ce fait en rentrait, à l'écart du trajet normal du ciment de la tubulure d'amenée 16 vers la pompe A. Avantaqes du dispositif B de l'invention Le corps d'alimentation 15 est très court, ce qui réduit 1' encombrement longitudinal. Grâce à la combinaison du corps d'alimentation très court 15, du passage annulaire qu'il ménage avec le joint de cardan 9 et le tourillon 5 vers la pompe A, et la combinaison avec la lame rotative 14 balayant une surface qui enveloppe le joint de cardan 9 et qui balaie également l'orifice d'entrée de la tubulure 16, le ciment liquide circule rapidement dans le corps 15 et n'a pas le temps d'y stagner et d'y laisser des dépôts. En outre le passage du corps 15 à la pompe A est mé- nagé avec une transition sans espace mort grâce au raccordement tronconique 18, ce qui facilite également la circulaticn du ciment sans laisser de dépôt. En conséquence, le dispositif B de l'invention est particulièrement favorable à l'utilisation d'une pompe A de grande capacité pour le transport à grand débit de matières liquides ou semi-liquides,susceptibles de laisser des dépôts, telles que le ciment liquide, les mortiers liquides, etc REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'alimentation et d'entraînement d'une pompe à engrenage hélicoîdal rigide ou rotor tournant autour d'un axe mobile parallèlement à lui-même à l'intérieur d'un stator en matière élastique, de profil conjugué de celui du rotor, à hélice à grand pas, à filets arrondis, ce dispositif du type à arbre moteur rigide d'axe fixe, à arbre intermédiaire rigide tournant autour d'un axe mobile suivant la génératrice d'un cône, ledit arbre intermédiaire rigide étant accouplé à l'amont à l'arbre menant ou moteur et à l'aval au rotor de la pompe au moyen de joints de cardan, étant caractérisé en ce que l'arbre moteur ou menant (6) est prolongé par un manchon creux (10) de longueur suffisante pour loger la plus grande partie de l'arbre intermédiaire (7), de diamètre intérieur suffisant pour permettre les débattements angulaires de l'arbre intermédiaire (7), ledit manchon creux (10) ayant une extrémSiX libre au voisinage du joint de cardan (9) accouplant l'arbre intermédiaire (7) et un tourillon (5) du rotor (4) de la pompe (A). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité libre du manchon creux (10) porte une lame (14) d'entraînement dudment liquide balayant une surface qui enveloppe ledit joint de cardan (9) d'accouplement entre l'arbre intermédiaire (7) et le tourillon (5) du rotor de pompe. 3.- Dispositif suivant la revendication 1 du type dans lequel l'arbre menant est logé à l'intérieur d'un corps de palier contenant des roulements et une garniture d'étanchéité et du type dans lequel un corps d'alimentation à tubulure d'admission de ciment liquide est interposé entre le corps de palier et le corps de pompe et fixé à ceux-ci, étant caractérisé en ce que le corps d'alimentation (15) à tubulure d'alimentation (16) en ciment liquide, sert de logement à ltextrémité du manchon creux (10) de l'arbre menant (6), au joint de cardan (9) accouplant l'arbre intermédiaire(7) et le tourillon (5) et audit tourillon (5) du rotor (4) de pompe (A) et-est donc de longueur limitée à la somme de celles du joint de cardan (9) et du tourillon (5). 4.- Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le manchon creux (10) del'arbre menant t6) porte solidairement en rotation, à son extrémité logée à l'intérieur du corps (15) une lame rotative (14) d'alimentation balayant non seulement, comme connu en soi, l'orifice de la tubulure (16) a d'admission de ciment liquide dans le corps (15), mais encore une surface enveloppant le joint de cardan (9). 5.- Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le corps d'alimentation (15) offre au ciment liquide, à partir de l'embouchure de la tubulure (16) dans le corps (15), un court passage annulaire compris entre la cavité du corps (15) et le joint de cardan (9) ainsi que le tourillon (5), ce court passage annulaire communiquant directement avec l'entrée de la pompe (A) par un raccordement tronconique (18). 6.- Dispositif suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le joint de cardan (9) est enveloppé comme connu en soi dans une gaine souple protectrice (17), de manière étanche, ladite gaine souple (17) étant ancrée de manière étanche sur l'extrémité du manchon creux (10) de l'arbre menant (6) et abritant l'espace annulaire compris entre l'extrémité du manchon creux (10) et l'arbre intermédiaire (7).