Brevet FR2478751A1 — publié le 19810925

La présente invention concerne un perfec tionnement aux pompes rotatives à membrane. Plus précisément, l'invention se rapporte à une pompe rotative du type comprenant un rotor hélicoldal monté tournant à l'intérieur d'un stator creux pour définir aui moins une chambre à volume constant se déplaçant anuialement entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie formés-dans le stator lors de la rotation du -otor. Dans une telle pompe, encore appelée pompe à vs, le rotor peut être enveloppé dans une membrane souple fixée au stator,-un lubrifiant tel que de 11 huile etant disposé dans l'espace défini entre la membrane et le rotor. Grâce à cette caractéristique, les pompes rotatives de ce type présentent un rendement sensiblement amélioré et un couple de démarrage à sec réduit qui permet d'éliminer tout risque de grippage. En effet, le film de lubrifiant qui est disposé entre le rotor et la membrane fixée au stator réduit le frottement entre ces deux organes à une valeur minimale, et la membrane supprime tort contact direct entre le rotor et le stator. La présente invention a pour objet, pour un même débit ou une même puissance de la pompe, de réduire sensiilement son encombrement, et notamment l'encombrement au moteur électrique commandant la rotation du rotor, ePi remplaçant l'entrainement direct du rotor par l'arbre ne sortie du moteur par un entraînement indirect autorisant une démultiplication de la vitesse de l'arbre moteur permettant l'utilisation d'un moteur tournant plus vite et présentant de ce fait un encombrement réduit. L'entrainement indirect du rotor peut être obtenu en montant le rotor tournant autour d'un axe excentre par rapport à l'arbre moteur, et en utilisant la cocgération du rotor avec le stator pour faire tourner la rotor. Cette configuration, qui nécessite le montaGe tournant du rotor sur l'arbre moteur par l'in terméciaire d'au moins un palier, est rendue possible par la présence- de la membrane et du lubrifiant.En effet, en l'absence de cette membrane et du lubrifiant qu'elle contient, le ou les paliers supportant le rotor seraient en contact direct avec le liquide de pompage, ce qul n'est évidemment jamais souhaitable et ce qui est totalement exclu lors du pompage d'un fluide cor rosit, A cet effet, une pompe du type défini précé gemment est caractérisée en ce que le rotor est monté tournant sur un arbre moteur par l'intermédiaire d'au moins un palier qui baigne dans le lubrifiant, l'axe de l'arbre moteur étant confondu avec celui du stator, tandis que l'axe du rotor est excentré par rapport à l'axe de l'arbre moteur, de telle sorte que la rotation de l'arbre moteur entraîne la rotation en sens inverse du rctor par suite de la coopération du rotor avec le stator. L'entraînement indirect du rotor ainsi réalisé permet d'assurer une démultiplication du mouvement qui l=i est transmis par l'arbre de sortie du moteur. Cette démultiplication dépend du nombre des filets hé licoiaaux par lesquels le rotor coopère avec le stator, et peint conduire notamment à faire tourner le rotor à une vitesse égale à la moitié de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie du moteur. Tel est notamment le cas lorsque le rotor comprend deux filets de pas 2 et lorsque le stator comprend trois filets de pas 32 Cet effet réducteur obtenu grâce aux caractéristiques de l'inoantion permet, pour un débit ou une puissance égale de la pompe, d'utiliser un moteur tournant à une vitesse plus élevée.Ce type de moteur étant d'un en compriment plus réduit que les moteurs tournant à une vitesse plus faible, il est ainsi possible de réduire l'encombrement de la pompe. On décrira maintenant, à titre d'exemple non lim-+tif, un mode de réalisation particulier de l'in ventn en se référant aux dessins annexés dans les quel : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale 'une partie d'une pompe rotative réalisée conformément aux enseignements de la présente invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale schématique illustrant la coopération du rotor avec le stator et montrant le décalage de ieurs axes r et - la figure 3 est une vue en coupe schématique comparable à la figure 2 illustrant le montage ex centr du rotor sur l'arbre de sortie du moteur par l'in-=rmédiaire de paliers à billes. La pompe 10 représentée sur la figure l comprend un carter 12, de configuration générale cylindrique, dont une extrémité contient un moteur électrique de tsDe classique 13, représenté seulement en partie sur la figure, et dont l'autre extrémité supporte un stator 20 réalisé en un matériau élastomère tel que du caoutchouc. Un accouplement élastique 18 relie l'arbre de sertie du moteur 13 à un arbre de commande ou arbre moteur 19 dont l'axe XX est confondu avec celui du stator 20 et qui s'étend d'une extrémité à l'autre de ce dernier. L'arbre de commande 19 est muni à chacune de ses --xtrémités d'un excentrique 21 qui supporte en ro tatism par l'intermédiaire d'un palier à billes 23 ou de tout autre type de palier, un rotor creux 16.Ainsi, l'ax- YY du rotor 16 est excentré par rapport à l'axe XX d de stator 20 et de l'arbre 19. Le rotor 16 et les pairs 23 sont verrouillés sur l'arbre moteur au moyen d'une coupelle 15 disposée à l'extrémité de ce dernier. Le rotor 16 est réalisé en métal et présente à sa périphérie externe deux filets hélicoidaux 25 et 27 de pas . La surface interne du stator 20 présente trois filets hélicoldaux 29, 31 et 33 de pas 3P. En raison de cette structure particulière, la rotation du rotor 16 à l'intérieur du stator 20 provoque le déplacement d'au moins une chambre à volume constant 24 contenant un fluide à pomper introduit par des orifices d'entrée 26 formés dans le carter 12 entre le moteur 13 et le stator 20 et évacué par un orifice de sortie 28 défini par l'extrémité du carter 12 la plus proche du stator. Une membrane souple 30, en forme de tuyau cylindrique, est fixée au carter 12 de façon à envelopper le rotor 16 et à définir à l'intérieur du carter 12 une chambre étanche 32 dans laquelle sont reçus le rotor 16, les paliers 23, l'arbre de commande 19 et l'accouplement 18. Cette chambre étanche 32 est remplie d'un lubrifiant 34 tel que de l'huile. Le diamètre interne du tuyau cylindrique constituant la membrane 30 est supérieur de un à plusieurs millimètres, selon les dimensions de la pompe, au diamètre externe du rotor 16, de telle sorte que ce dernier baigne entièrement dans le lubrifiant 34 et que la membrane 30 épouse la forme du rotor quelle que soit la position de celui-ci. La chambre à volume constant 24 se trouve ainsi définie entre le stator 20 et la membrane 30. Les contacts tournants entre le rotor 16 et le stator 20 sont donc supprimés. De plus, les pa lier s 23 baignent entièrement dans le lubrifiant 34 et se trouvent isolés du fluide de pompage qui circule entre les orifices d'entrée 26 et l'orifice de sortie 28.Cette disposition permet à la fois d'assurer une parfaite lubrification des roulements 23 et d'empêcher toute corrosion de ces derniers résultant d'un contact avec le fluide de pompage. Dans le mode de réalisation représenté, la membrane 30 se termine à l'une de ses extrémités par un bourrelet annulaire externe 36 qui est pincé entre un épaulement formé sur le carter 12 et le moteur 13 de manière à assurer une parfaite étanchéité entre une chambre d'entrée 40 du fluide de pompage et la chambre 32 contenant le lubrifiant 34. La membrane 30 comprend à son autre extrémité un bourrelet annulaire interne 38 qui est reçu dans une gorge formée sur un embout 42 porté par le carter 12 à proximité de l'orifice de sortie 28. De même que le bourrelet 36 assure l'étanchéité entre la chambre d'entrée annulaire 40 du fluide de pompage et la chambre 32, le bourrelet 38 assure l'étanchéité entre une chambre de sortie annulaire 44 et la chambre 32.La chambre de sortie 44 communiqué avec l'orifice de sortie 28 par des ouvertures 46 définies dans une plaque reliant l'embout 42 au carter 12. De préférence, la membrane 30 est constituée par un tuyau réalisé en un matériau élastomère tel que du caoutchouc naturel, du caoutchouc nitrile (butadiène, acrylonitrile)', de l'hypalon, de l'uréthane, du viton ou un silicone. Ce matériau élastomère peut éventuellement être renforcé par une armature de fibres s'étendant selon une direction longitudinale par rapport à l'axe du rotor, c'est-à-dire selon les génératrices du tuyau. Les bourrelets 36 et 38 peuvent également être remplacés par des embouts, éventuellement renforcés, réalisés par moulage afin de faciliter la fixation de la membrane. En outre, le matériau constituant la membrane 30 peut être vieilli de façon à épouser le pas du rotor 16. De préférence, et afin d'éviter les collages éventuels de la membrane 30 sur le stator 20, les maté riaux élastomères constituant ces deux parties de la pompe sont choisis de façon à définir un couple de faible adhérence. Un tel choix peut conduire notamment à la réalisation d'une membrane 30 en silicone lorsque le stator 20 est réalisé-en caoutchouc. La pompe qui vient d'être décrite fonctionne de la façon suivante. Lorsque l'arbre d'entraînement 19 est en traîné en rotation par le moteur 13, le montage tour nuant du rotor 16 sur les excentriques 21 de l'arbre 19 par l'intermédiaire des roulements 23 et la coopération des filets hélicoidaux 25 et 27 du rotor avec les filets hélicoldaux 29, 31 et 33 du stator conduisent à faire tourner le rotor 16 dans le sens inverse de la rotation de l'arbre de commande 19. Cet entrainement indirect du rotor 16 par l'arbre 19 apparait clairement à la lecture des figures 2 et 3. En effet, la rotation de l'arbre 19 et des excentriques 21 autour de l'axe XX commun à l'arbre 19 et au stator 20 a pour conséquence de faire rouler la surface externe du rotor 16 sur la surface interne du stator 20, dans le sens inverse de la rotation de l'arbre 19.Plus précisément, dans la structure particulière décrite, lorsque l'arbre 19 effectue un tour complet, c'est-à-dire lorsque l'axe Y-Y du rotor 16 effectue un tour complet autour de l'axe XX de l'arbre 19 et du stator 20, la rotation dans le sens inverse du rotor 16 est de 1800. Ainsi, si l'arbre 19 tourne sur lui-même à une vitesse 2Q, le rotor 16 tourne dans le sens inverse à la vitesse w. La vitesse de rotation de l'arbre moteur 19 se trouve ainsi démultipliée ou réduite au niveau du rotor 16, de telle sorte que, pour une même vitesse de rotation w du rotor, c'est-à-dire pour une même efficacité de la pompe, il est possible d'utiliser un moteur tournant à grande vitesse (2w) et présentant pour cette raison un encombre ment réduit par rapport à un moteur dont l'arbre de sortie tournerait directement à la vitesse w. La pompe 10 fonctionne par ailleurs de manière connue. Ainsi, la rotation du rotor 16 dans le stator 20 a pour effet de déplacer la chambre à volume constant 24 de l'extrémité gauche du stator à son extrémité droite en considérant la figure 1. Le fluide introduit dans la chambre 40 par les orifices d'entrée 26 se trouve ainsi entraîné vers l'orifice de sortie 28 par l'intermédiaire de la chambre 44 et des passages 46. En raison de ses performances, la pompe selon l'invention est particulièrement adaptée à la réalisation de pompages volumétriques s'effectuant dans des conditions difficiles. La disposition des roulements 23 dans le lubrifiant 34 et la suppression des contacts tournants non lubrifiés permettent notamment de pomper des liquides chargés de particules solides abrasives. Cette application n'est cependant pas limitative et la pompe selon l'invention peut être utilisée pour tout type de pompage volumétrique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes. Ainsi, le nombre des paliers 23 et leur nature peuvent être modifiés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pompe du type comprenant un rotor hélicoldal (16) monté tournant à l'intérieur d'un stator creux (20) pour définir au moins une chambre à volume constant (24) se déplaçant axialement entre un orifice d'entrée (26) et un orifice de sortie (28) formés dans le stator (20) lors de la rotation du rotor (16), ce dernier étant enveloppé dans une membrane souple (30) fixée au stator (20), et un lubrifiant (34) étant disposé dans l'espace (32) défini entre la membrane (30) et le rotor (16), caractérisée en ce que le rotor (16) est monté tournant sur un arbre moteur (19) par l'intermédiaire d'au moins un palier (23) qui baigne dans ledit lubrifiant (34), l'axe XX de l'arbre moteur (19) étant confondu avec celui du stator (20), tandis que l'axe YY du rotor (16) est excentré par rapport à l'axe XX de l'arbre moteur (19), de telle sorte que la rotation de I'arbre moteur (19r entraîne la rotation en sens inverse du rotor (16) par suite de la coopération du rotor avec le stator. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le stator (20) et le rotor (16) coopèrent par des filets hélicoldaux (25, 27, 29, 31, 33) dont le nombre est tel que la vitesse de rotation du rotor (16) est double de celle de l'arbre moteur (19). 3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le rotor (16) comprend deux filets (25, 27) de pas P et en ce que le stator (20) comprend trois filets (29, 31, 33) de pas