Brevet FR2470876A1 — publié le 19810612

Système de pompage pour fluide a voies multiples La présente invention est relative à un système de pompage possédant un organe entraine,generateur d'une aspiration et d'un refoulement de fluide, susceptible d'être connecté à un réseau d'une pluralité de conduits convergents, et permettant d'affecter à volonté chacun de ces conduits S l'aspiration ou au re foulement,voire de l'obturer et donc de l'isoler du point de vue de la circulation du fluide. Le système de l'invention est un dispositif qui peut assurer tout à la fois une fonction de pompe, une fonction de distributeur et une fonction d'obturateur. A cet effet, le système de ventilation selon l'invention est constitué par - un organe mobile du type courroie ou chaîne sans fin, évoluant dans un plan parallèlement à une ligne polygonale fermée pourvue à ses sommets de poulies de renvoi ou d'entraînement de l'organe susdit, - une pluralite de pales s'étendant perpendiculairement au plan susdit, regulièrement réparties le long dudit organe et articulées à ce dernier autour d'axes parallèles perpendiculaires audit plan, - un dispositif de réglage et de main tien de l'orientation desdites pales autour de leur axe d'articulation constitué par un guide, comportant des portions parallèles à chacun des côtés de la ligne polygonale susdite et des parties de liaison des portions consécutives, pour l'extrémité de leviers perpendiculaires à l'axe d'articulation des pales sur l'organe mobile et solidaires angulairement desdites pales, et - un carter comportant deux parois parallèles au plan susdit et situées de chaque côté des extrémités des pales et des parois transversales latérales, reliant lesdites parois parallèles, s'étendant parallèlement à et à l'extérieur de ladite ligne polygonale, au moins deux de ces parois étant pourvues d'une ouverture rectangulaire de hauteur au plus. égale-à la dimension des pales mesurée perpendiculairement au plan susdit et de largeur au plus égale à la longueur utile du côté correspondant de la ligne;polygonale, ces ouvertures étant pourvues d'organes de raccordement à des conduits dc meme section, ledit carter constituant un bati de support pour les éléments fixes du système. Dans un premier mode de réalisation du système selon l'invention, le guide susdit est constitué par un rail attelé audit carter dans lequel se déplace un maneton perpendiculaire à l'extrémité de chacun des leviers susdits. Dans un second mode de réalisation, le guide susdit est un élément sans fin, entrainé en synchronisme avec ledit organe mobile et portant de manière articulée l'extrémité de chacun desdits leviers, ces derniers étant télescopiques. Dans un troisième mode de réalisation, le guide susdit est une piste magnetique attelée audit carter d'attraction-de l'extrémité de chacun desdits leviers. Dans ces trois modes de réalisation, il sera avantageux de prévoir que la distance, séparant au moins l'une des portions du guide susdit parallèle a l'un des côtés de la ligne polygonale susdite dudit cté, soit réglable. Dans une application particulière avantageuse des modes deréalisation ci-dessus de l'invention, la ligne polygonale susdite est rectangulaire, les ouvertures ménagées dans le carter étant réalisées dans les parois latérales de ce dernier, parallèles aux grands côtés du rectangle. Enfin, dans une autre application simplifiée du système de ventilation de l'invention, la ligne polygonale susdite est un segment de droite reliant les axes de deux poulies autour desquelles s'enroule ledit organe mobile, le diamètre des poulies étant suffisant pour que les pales portées par l'un des brins dudit organe soient écartées des pales portées par l'autre brin. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. I1 sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma illustrant l'un des modes de réalisation possibles de l'invention - la figure 2 est une coupe schématique selon II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une variante de réalisation de la figure 2 ; - les figures 4A et 4B illustrent deux modes particuliers d'articulation des pales sur l'organe mobile - la figure 5 illustre par une coupe un mode de réalisation du dispositif de réglage et de maintien de l'inclinaison des pales ;; - les figures 5A,et 5B illustrent schematique- ment deux variantes de réalisation du dispositif selon la figure 5 - les figures 6 et 64 illustrent une application particulière du système selon l'invention ; et - la figure 7 est un schéma illustrant une variante simplifiée de l'application de la figure 6. En se reportant tout d'abord a la figure 1, on voit un mode de réalisation d'un système selon l'invention constitué par un élément ou organe mobile 1 du type chaine ou courroie sans fin, évo- luant dans un plan (le plan de figure) parallèlement autour d'une ligne polygonale 2 fermée (ici un triangle équilatéral). Cet organe s'enroule autour de poulies 3 portées à rotation autour d'axes fixes placés aux sommets du triangle 2. L'une au moins de ces poulies est motrice. Sur cet organe sans fin, on a articulé en 4a des pales 4 qui sont vues en bout parce qu'elles s'étendent perpendiculai- rement au plan de la figure. Ces pales 4 sont régulièrement réparties le long de l'organe 1 et sont d'inclinaison I orientable autour de leur axe d'articulation 4e. On a symbolise en 5 des leviers solidaires angulairement de chaque pale et dont l'extrémité libre est guidée par un guide 6. Les éléments 5 et 6 forment un dispositif de réglage et de maintien de l'inclinaison des pales 4 autour de leur axe 45. -Le guide 6 comporte des portions 6e parallèles eux côtés de la ligne polygonale 2 et des portions 6b de liaison des portions 6a. Pour une longueur de levier 5 donnée dans le cas de la figure, l'inclinaison des pales est déterminée par l'écartement d/d des parties 6a du guide et de l'organe mobile 1 On aura remarqué que l'extrémité libre de chaque levier 5 se trouve à l'arrière de la pale correspondante dans le sens de déplacement A de l'organe 1. Ainsi le levier est traPné, ce qui évite des erc-boutemente et des efforts importants transmis par l'organe 1 au guide 6 au moyen des leviers 5 Un carter 7 enveloppe le dispositif décrit cidessus. I1 comporte deux parois (dont une inférieure 7a est visible sur la figure) parallèles au plan d'évolution de l'organe 1 et situées de part et d'autre des extrémités des pales 4 et des parois latérales 7b qui sont perpendiculaires aux parois telles que 7a et parallèles aux côtes de la ligne polygonale2. Ces parois sont reliées par des éléments latéraux 7c fermant le carter. Chacune des parois 7b est pourvue d'une ouverture 8 qui comporte un rebord 8a de fixation d'un.conduit 9. La dimension de ces ouvertures 8 est telle que sa hauteur est au plus égale à la hauteur transversale (perpendiculaire au plan de figure) de chaque pale. Leur largeur est au plus égale à la longueur utile rectiligne de l'élément 1, c'est-àdire à la longueur de la portion de cet élément sur laquelle les pales sont toutes parallèles entre elles.Ainsi, les ouvertures 8 sont de section rectangulaire et les conduits 9 ont une section identique. Cette disposition est intéressante car, généralement, dans les installations d'air pulsé ou de conditionnement d'air, les conduits sont de section rectangulaire pour des raisons de collet de fabrication. Il n'est donc pas nécessaire de mettre en place d'éléments de raccordement auxiliaires souvent nécessaires dans les installations connues pour transformer une section de conduit rectangulaire en une section circulaire. Les parois telles que 7a du carter constituent un b ti de support pour les éléments fixes de l'installation, c'est-àdire les axes des poulies 3 (et pour le moteur d'entraînement d'au moins l'une d'elles) et le guide 6, ce dernier pouvant & re attelé, pour ce qui concerne au moins ses parties 6a, de manière réglable sur ce bati. I1 faut noter enfin que les parois latérales 7b du carter sont situées au plus près possible des pales4, de manière que l'effet de ventilation qu'elles ont à produire soit maximal au niveau de ces ouvertures. Dans l'exemple représente sur la figure 1, le fonctionnement du système selonrinvention est le suivant. On entraîne l'organe sans fin 1 dans le sens A susdit. On voit qu'au moyen du dispositif de guidage et de maintien de l'inclinaison des pales celles-ci ont une inclinaison I sur deux des trois côtés du triangle qui autorise une aspiration selon la flèche B dans un premier conduit 9 et un refoulement selon la flèche C dans un second conduit 9. Sur le troisième clôt6, l'inclinaison des pales 4 est différente (en fait parallèle à l'organe 1). I1 s'ensuit que, dans ce cas, les pales 4 forment un front obturant presque totalement l'ouverture 8 et le troisième conduit 9 est isolé de la circulation d'air.Dans cette configuration, on voit que le système selon l'invention forme ventilateur en engendrant une circulation d'air, distributeur en dirigeant cette circulation depuis un conduit vers un second conduit, et obturateur pour le troisième conduit en l'isolant du reste de l'installation. En modifiant l'agencement du dispositif de reglage et de maintien de l'inclinaison des pales, on peut obtenir pour l'exemple de la figure 1 soit une aspiration dans deux conduits et un refoulement dans le troisième, soit une aspiration dans un conduit et un refoulement dans les deux autres. On peut également dans l'un ou l'autre de ces derniers cas, en réglant de manière différente l'inclinaison des pales sur chacun des trois côtés du système, obtenir des débits d'aspiration ou de refoulement différents entre les conduits affectes à ces fonctions. Bien entendu, le système de l'invention est illustré par cette figure en regard d'une ligne triangulaire, mais ce n'est pas sortir du cadre de 1 invention que de prévoir un polygone à 4, 5 ... n cotés, une canalisation étant connectée au droit de chacun d'eux et affectée soit à l'aspiration, soit au refoulement, soit obturée selon l'inclinaison des pales. Dans la mesure où le dispositif de réglage et de maintien de l'inclinaison des pales est conçu pour être modifiable soit manuellement, soit automatiquement en cours de fonctionnement du système, l'invention permet d'obtenir un dispositif extrêmement compact de circulation, distribution, obturation, variables de liquide gazeux, voire liquide. La figure 2 illustre un détail de construction de la figure 1 par une coupe au niveau d'une paulie 3. Sur cette coupe, n'est pas représenté le dispositif de réglage et de maintien de l'inclinaison des pales 4. Certains des éléments déjà décrits précédemment s'y retrouvent avec les mêmes références. On voit sur cette figure que les pales 4 sont en deux parties calées sur un même axe, l'organe mobile 1 portant les paliers 43 étant constitué par une courroie trapézoldale centrale. La poulie 3 est motrice, étant calée sur l'arbre de sortie d'un moteur d'entrainement 10. La figure 3 illustre une variante de réalisation de la figure 2 dans laquelle l'organe mobile 1 est constitué par deux courroies parallèles la et lb s'enroulant sur des poulies 3a, 3b calées sur l'arbre de sortie du moteur 10. La pale 4 est alors portée entre les deux courroies par les deux paliers d'extrémité 4a. I1 convient alors-que les deux courroies la et lb soient entrainées en synchronisme. Pour ce faire, il est préférable que celles-ci, comme illustré par les figures 4A et 4B, soient crantées transversalement, les roues étant alors dentées. Sur ces figures 4A et 4B, on a illustré le montage des pales 4 dans des paliers 4a noyés dans la courroie (figure 4A) ou rapportés sur la courroie (figure 43). A ce propos, il faut noter que l'axe de rotation des pales 4 dans ces paliers, qui est solidaire de la pale, peut être situé dans la partie médiane de la pale ou décalé par rapport à cette partie médiane vers l'avant, vers l'arrière ou latéralement. Le choix de sa position sera effectué en fonction des conditions d'utilisation du système selon l'invention, de manière que cet axe ne soit pas (ou peu) soumis à un couple de rotation, ce qui présente l'avantage de ne pas introduire d'efforts entre l'extrémité du levier 5 et le guide 6 lorsque le levier 5 se présente sous la forme décrite ci-après. La figure 5 illustre un mode de réalisation possible du dispositif de réglage et de maintien de l'inclinaison des pales. Certains des éléments déjà décrits se retrouvent sur cette figure avec les mêmes références. Sur l'un des cotés de la pale 4 (montée comme dans la figure 3), l'axe 4b d'articulation est coudé à l'extérieur du palier 4a et constitue un levier 5 solidaire angulairement de la pale 4. I1 s'étend dans un plan parallèle au plan de la ligne polygonale susdite et comporte à son extrémité libre une partie 5a recourbée en maneton et pourvue d'un galet 11. La paroi 7a du carter est équipée d'un rail 12 de guidage du galet 11 qui constitue le guide 6 précédemment décrit. Le rail est ici attelé en position fixe audit carter. Sur la figure 5A, le levier 5 est télescopique et le maneton 5a est monté à rotation dans un palier 13a porté par une courroie ou lien sans fin 13 enroulé autour de poulies telles que 14 dont les axes de rotation sont solidaires du carter. La courroie 13 est entraSnée en synchronisme avec la courroie la (et lb). Les poulies 14 peuvent être implantées à différents endroits du carter 7 prévus de manière prddéterminée, permettant ainsi un choix dans le placement de la courroie 13 par rapport aux courroies la et lb et donc un réglage à différentes valeurs de t!inclinaison des pales 4. La figure 3B illustre une variante de realisa- tion de la figure 5 dans laquelle le levier 5 porte à son extrémité un élément 5b ferromagnétique susceptible dire maintenu en regard d'une piste magnétique 15 solidaire de la paroi 7a du carter par le champ d'attraction de cette piste, qui constitue le guide 6 décrit ci-dessus. On remarque à cet égard qu'il est important pour cette variante de réalisation de placer la pale 4 par rapport à l'axe 4b dans une position choisie en fonction des efforts dynamiques dus a la circulation du fluide, de manière que le levier 5 soit le moins sollicité possible en rotation dans le palier 4a. Sur les figures 6 et 6A, on a représenté une réalisation du système de l'invention dans laquelle la ligne 2 poly- gonale susdite est rectangulaire. Les ouvertures 8 prévues dans les parois latérales ne sont ménagées que dans les parois 7b paralç lé les aux grands cOtés du rectangle. Dans cette configuration, le système selon l'invention fonctionne uniquement comme un ventilateur ou une pompe à deux étages. Le réglage et le maintien de l'inclinabon des pales sont assurés par un jeu de leviers 5 et un rail 12 comme dans la figure 5.Le rail 12 qui possède une courbe identique à celle de l'organe 1 assure une inclinaison identique aux pales supé- rieures et aux pales inférieures. Cette inclinaison peuL tItre modifiée en déplaçant selon les flèches E le rail 12 par rapport 3 l'organe 1, donc au bati 7. A cet effet, le rail 12 peut être monté sur un éliment montd à coulissement sur la paroi 7a du carter, son déplacement pouvant étire assuré manuellement ou automatiquement au moyen de vérins électriques pneumatiques ou hydrauliques. L'un des avantages de cette réalisation réside dans son faible encombrement et la forme rectangulaire des ouvertures 8 qui permettent son installation très simple sans réducteurs dans une canalisation à conduits rectangulaires. Enfin, la figure 7 montre schématiquement une variante de réalisation de la figure 6 dans laquelle la ligne polygonale 2 est constituée par un segment de droite aux extrémités duquel deux poulies sont placées. Le diamètre D de ces poulies est suffisamment important pour que les pales 4 du brin supérieur de l'organe 1 ne heurtent pas les pales 4 du brin inférieur. Le rail 12 est tel que sa portion 12a parallèle au brin supérieur est à une distance h de ce dernier différente de la distance H séparant la portion 12b du guide parallèle au brin inférieur. Ainsi, l'inclinaison I des pales sur le brin supérieur est différente de celle Il des pales sur le brin inférieur. En outre, on peut prévoir que seule la partie 12b soit mobile parallèlement à elle-mEme par rapport au brin 12b, en plus d'une.mobilité globale du rail 12 comme dans la figure 6. Dans ce cas, il faut que les parties 12c du rail 12 reliant les parties 12a et 12b soient déformables (souples ou articulées) pour prendre en compte la variation de la distance H. Par ces deux possibilités de réglage, on peut adapter le débit et la pression de sortie de l'appareil aux besoins de l'utilisation tout en diminuant les pertes de charges internes. Outre les avantages déjà cités du système selon l'invention, on voit que sa conception offre une section de passage du fluide très importante d'où une diminution de la perte de charge dynamique. En outre, la vitesse de l'organe 1 est relativement peu élevée, ce qui permet de supprimer les multiplicateurs de transmission dans la chaîne cinématique et de diminuer l'usure des pièces. De plus, ce système est peu consommateur d'nergie, de pose facile, notamment dans les installations à conduits de section rectangulaire, et d'entretien minimal. I1 constitue enfin un appareil comportant de nombreuses possibilités d'utilisation et de nombreux réglages permettant un fonctionnement adapté à toutes les conditions d'emploi qui peuvent être rencontrées. L'invention peut s'appliquer à des fluides liquides, mais trouve une large application dans le domaine de la circulation forcée d'air ou de gaz. Elle n'est pas limitée à la description qui vient d'en être donnée, mais couvre au contraire toutes les variantes qui pourraient lui être apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Système de pompage pour fluide à voies multiples, caractérisé en ce qu'il est constitué par - un organe mobile du type courroie ou chaîne sans fin, évoluant dans un plan parallèlement à une ligne polygonale fermée pourvue à ses sommets de poulies de renvoi ou d'entraînement de l'organe susdit - une pluralité de pales s'étendant perpendiculairement au plan susdit, régulièrement réparties le long dudit organe et articulées à ce dernier autour d'axes parallèles perpendiculaires audit plan, - un dispositif de réglage et de maintien de l'orientation desdites pales autour de leur axe d'articulation constitué par un guide, comportant des portions parallèles à chacun des cas de la ligne polygonale susdite et des parties de liaison des portions consécutives, pour l'extrémité de leviers perpendiculaires à l'axe d'articulation des pales sur l'organe mobile et solidaires angulairement desdites pales, et - un carter comportant deux parois parallèles au plan susdit et situées de chaque côté des extrémités des pales et des parois transversales latérales, reliant lesdites parois paral lèles, s'étendant parallèlement à et à l'extérieur de ladite ligne polygonale, au moins deux de ces parois étant pourvues d'une ouverture rectangulaire de hauteur au plus égale à la dimension des pales mesurée perpendiculairement au plan susdit et de largeur au plus égale à la longueur utile du côté correspondant de la ligne polygonale, ces ouvertures étant pourvues d'organes de raccordement à des conduites de même section, ledit carter constituant un bdti de support pour les éléments fixes du système. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide susdit est constitué par un rail attelé audit carter dans lequel se déplace un maneton perpendiculaire à l'extrémité de chacun des leviers susdits. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide susdit est un élément sans fin, entraîné en syn chronisme avec ledit organe mobile, et portant de manière articulée l'extrémité de chacun desdits leviers, ces derniers étant télescopiques. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide susdit est une piste magnétique attelée audit carter d'attraction de l'extrémité de chacun desdits leviers. 5. Système selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 4, caractérisé en ce que la distance, séparant au moins l'une des portions du guide susdit parallèle à l'un des cotés de la ligne polygonale susdite dudit côté, est réglable. 6. Système selon la revendication 53 caractérisé en ce que, lorsque le guide est un rail, les parties de ce rail assurant la liaison de la portion réglable susdite avec les portions adjacentes sont déformables. 7. Système selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes > caractérisé en ce que la ligne polygonale susdite est rectangulaireg les ouvertures ménagées dans le carter étant réalisées dans les parois latérales de ce derniers parallèles aux grands cotés du rectangle. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 a 79 caractérisé en ce que la ligne polygonale susdite est un segment de droite reliant les axes de deux poulies autour desquelles s'enroule ledit organe mobile le diamètre des poulies étant suffisant pour que les pales portées par l'un des brins dudit organe soient écartées des pales portes par l'autre brin.