Brevet FR2478222A1 — publié le 19810918

Perfectionnements. apportés aux installations pour le transport de Droduits Pâteux à grande Viscosité La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux installations pour le transport de produits pâteux possédant une grande viscosité, comportant: une trémie de remplissage pour recevoir le produit à transporter, - une vis d'Archimède s'étendant à la base de la trémie, - une pompe Moineau pour déplacer le produit à transpor- ter, lequel produit est amené à force à l'entrée de la pompe par la vis d'Archimède, la vis d'Archimède et le rotor de la pompe étant approximativement coaxiaux et étant accouplés l'un à l'autre en rotation, - et des moyens moteurs pour entraîner en rotation la vis d'Archimède et le rotor de la pompe, L'entraînement d'un produit pâteux à l'aide d'une pompe Moineau nécessite l'introduction à force dudit produit dans l'embouchure de la pompe. A cette fin, on utilise généralement une vis d'Archimède approximati- vement coaxiale au rotor de la pompe Moineau et surmontée d'une trémie pour délivrer le produit -à la vis d'Archimè- de. Compte tenu de la forme tronconique de la trémie, le produit descend mal, voire même ne descend pas du tout jusqu'à la vis d'Archimède lorsque sa viscosité est trop élevée (phénomène de voûte à la base de la trémie). Pour tenter de pallier cette difficulté, on a propo- sé d'associer à la vis d'Archimède un batteur rotatif constitué d'un arbre qui est muni de palettes radiales et qui s'étend à peu près parallèlement à lae vis d'Archimède en tournant en sens inverse de celle- ci. Il était ainsi possible d'augmenter sensiblement les dimensions de l'ou- verture de base de la trémie, ce qui facilitait l'écoule- ment du produit et diminuait le risque de formation d'une voûte à la base de la trémie. Par ailleurs, le malaxage du produit dû à la rota- tion du batteur empêchait le produit de se figer et contribuait à lui conférer une relative fluidité. Toutefois, la viscosité restait trop élevée pour que la vis d'Archimède à elle seule puisse forcer une quantité suffisante de produit à pénétrer dans la pompe Moineau, et le fonctionnement restait dans l'ensemble défectueux. Dans une autre installation connue, on a associé,à la vis d'Archimède, deux batteurs contrarotatifs qui malaxent le produit. Si ces deux batteurs contribuent certes à dimi- nuer la viscosité du produit, cette dernière n'est cependant pas suffisamment faible pour qu'à elle seule la pompe Moineau parvienne à aspirer le produit dans des conditions satisfaisantes. Une telle installation ne peut donc pas convenir pour des produits possédant une viscosité trop élevée. L'invention a essentiellement pour but de remédier aux insuffisances des installations connues, en proposant un agencement qui permette de forcer le produit à péné- trer dans la pompe Moineau même lorsque ledit produit possède une viscosité très élevée, qui soit simple et peu coûteux à mettre en oeuvre, qui ne soit pas encombrant, qui éventuellement puisse être mis en place dans des instal- lations déjà existantes et qui évite à coup sûr la formation d'une voûte. Conformément à l'invention, on prévoit de faire com- prendre à l'installation, d'une part, une seconde vis d'Archimède ayant un pas d'enroulement inverse de celui de la première vis d'Archimède susmentionnée, cette seconde vis d'Archimède étant disposée à la base de la trémie de remplissage et s'étendant approximativement parallèlement à la première vis d'Archimède, sensiblement dans le même plan de base que celle-ci et, d'autre part, des moyens d'entraînement pour faire tourner la seconde vis d'Archimède en sens inverse de la première. On conserve ainsi les avantages procurés par les dispositifs antérieurs (plus grandes dimensions de la base de la trémie, malaxage du produit par deux organes contra- rotatifs) et, en outre, on cumule les efforts exercés axialement sur le produit par les deux vis d'Archimède de sorte que l'effort résultant est suffisamment important pour forcer le produit à pénétrer dans la pompe Moineau. En outre, la demanderesse a pu constater que les deux vis contrarotatives à pas inverses offraient une capacité de broyage et de malaxage bien supérieure à celle des dispositifs de l'art antérieur, ce qui permet d'utili- ser le dispositif de l'invention pour véhiculer des pro- duits se présentant sous forme de blocs, tels que des gâteaux de filtration constitués par des morceaux compacts parallélépipédiques de dimensions importantes. De préférence, la seconde vis d'Archimède tourne en synchronisme avec la première, et les moyens d'entralne- ment comprennent un accouplement sans glissement, notam- ment un train d'engrenage, interposé entre les deux vis. De la sorte, il n'est nécessaire de disposer que d'un seul moteur d'entraînement, ce qui limite d'autant le coût de l'installation. De l'ensemble des dispositions qui viennent d'être mentionnées, il résulte que l'installation de l'invention peut être réalisée avec des dimensions restreintes, mal- gré ses possibilités bien supérieures à celles des instal- lations connues. Ainsi, on peut parfaitement envisager de réaliser sur ce modèle des installations neuves, mais aussi de modifier et compléter des installations déjà existantes sans qu'il soit nécessaire de disposer à cet effet d'un espace libre beaucoup plus grand. On sait que l'axe du rotor d'une pompe Moineau tour- ne de façon excentrée. De ce fait, l'axe de la première vis d'Archimède décrit, en cours de rotation, un cône de révolution ayant pour sommet son raccord à l'axe du mo- teur d'entraînement et s'appuyant sur le cercle décrit par l'axe du rotor de la pompe Moineau. Toutefois, compte te- nu des valeurs relatives du diamètre du rotor de la pompe Moineau et de la longueur de la première vis d'Archimède, l'angle d'ouverture de ce cône est très faible. De ce fait, tout en restant approximativement dans les conditions cidessus mentionnées, il est avantageux que la seconde vis d'Archimède possède un axe fixe afin de simplifier l'agencement de l'installation. Une autre faculté particulièrement intéressante est liée à la poussée importante exercée sur le produit par les deux vis d'Archimède contrarotatives. Comme cette poussée est en fait supérieure à ce qui est strictement nécessaire pour faire pénétrer le produit dans l'embou- chure de la pompe, il est tout à fait possible d'envisager d'alimenter simultanément deux pompes Moineau, la seconde pompe possédant un rotor approximativement coaxial à la seconde vis d'Archimède. Bien entendu, l'axe de cette dernière ne peut plus être fixe et, en' raison de l'accou- plement sans glissement des deux vis d'Archimède, les deux rotors des pompes tournent également en synchronisme. Ainsi, grâce à cet agencement très simple de l'ali- mentation en produit, il est possible de pratiquement doubler le débit de produit traité par l'installation. D'une façon avantageuse, des accouplements à la Car- dan ou analogues sont prévus aux deux extrémités de la ou des vis d'Archimède, pour l'accouplement au rotor de la pompe correspondante, à une extrémité, et l'accouplement à un arbre d'entraînement correspondant, à l'autre extré- mité. Une telle disposition permet de s'affranchir des dis- positifs de transmission coûteux, fragiles et encombrants qui sont utilisés dans certaines installations connues dans lesquelles l'axe de la vis d'Archimède couplée au rotor de la pompe Moineau reste fixe. Dans ce cas, on peut prévoir que les deux vis d'Ar- chimède sont axialement décalées l'une par rapport à l'autre et que la distance séparant leurs axes est infé- rieure à leur diamètre. Ainsi, les deux vis hélicoïdales, considérées en projection axiale, sont imbriquées l'une dans l'autre, ce qui contribue à augmenter encore la poussée exercée sur le produit pâteux pour le faire péné- trer dans la pompe. On peut encore augmenter cette poussée en réduisant la.dimension transversale du passage offert au produit, vers l'extrémité des vis d'Archimède. Ainsi on prévoit que les parties d'extrémité des vis d'Archimède qui sont pro- ches de la pompe Moineau sont entourées d'un carter com- mun qui épouse au plus près le contour extérieur des deux vis d'Archimède, ledit carter ayant une longueur axiale au moins égale à un pas d'hélice. Grâce à la poussée accrue et au grand débit résul- tant de l'utilisation de deux vis, il se crée un retour du produit à la base de la trémie sous forme d'un rouleau qui s'élève au-dessus des deux vis et qui empêche la for- mation d'une voûte. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de certains modes de réalisation, donnés à titre d'exemples illustratifs, mais nullement limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux des- sins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus, avec coupe partielle, montrant de façon schématique une installation agencée conformément à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de côté de l'instal- lation de la figure 1, - et la figure 3 est une vue schématique de côté, avec coupe partielle, d'un autre mode de réalisation de l'installation de l'invention. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, l'installation servant au transport de produits ayant une grande viscosité comprend une pompe Moineau 1 dont le ro- tor 2 est accouplé en rotation à une extrémité d'une vis d'Archimède 3 et est approximativement coaxial à ladite vis. L'autre extrémité de la vis d'Archimède 3 est accou- plée en rotation à un arbre muni d'un système de butées axiales 4 et relié, par l'intermédiaire d'un flasque d'accouplement 5, à un moteur d'entraînement (non repré- senté). La vis d'Archimède 3 est en outre surmontée d'une trémie 6 pour le produit à transporter. Conformément à l'invention,on prévoit une seconde vis d'Archimède 7 qui possède un pas d'enroulement inverse de celui de la vis 3 et qui s'étend à peu près parallèlement à la première vis 3, et les axes des vis 3 et 7 définissent un plan (ou plan de base) qui est approximativement paral- lèle au plan de l'ouverture de base de la trémie 6. Les deux vis 3 et 7 possèdent respectivement des hélices dont le pas est de même valeur et de même diamètre, et elles sont entraînées en synchronisme en sens inverse l'une de l'autre (vis contrarotatives). Dans ce but, les arbres des vis 3 et 7 sont accouplés sans glissement, par deux en- grenages 8, 9 identiques, calés directement sur leurs ar- bres respectifs et engrenant directement l'un avec l'autre. Comme, en cours de fonctionnement, l'axe du rotor 2 de la pompe Moineau 1 tourne de façon excentrée, l'axe de la vis d'Archimède 3 décrit un'cône ayant pour sommet sa jonction avec l'arbre moteur d'entraînement 10 et s'ap- puyant sur le cercle décrit par l'axe du rotor de la pom- pe. On prévoit donc deux accouplements à la Cardan 11 pour relier la vis d'Archimède 3 respectivement au rotor 2 et à l'arbre moteur 10. Par contre, afin de ne pas compliquer la structure de l'installation, la seconde vis d'Archimède 7 tourne autour d'un axe fixe et son arbre tourillonne dans des paliers fixes 12 solidaires du bâti de l'installation. De toute manière, compte tenu des dimensions relati- ves du diamètre du rotor 2 et de la longueur des vis d'Archimède 3, l'ouverture du cône parcouru par l'axe de la vis 3 est très faible. Le défaut de parallélisme entre les vis d'Archimède 3 et 7 est donc minime et n'est en tout cas pas susceptible d'affecter l'efficacité de l'en- traînement du produit vers l'entrée de la pompe Moineau 1. Les dispositions de l'installation de l'invention sont particulièrement intéressantes, car la relativement grande ouverture de base de la trémie 6, nécessaire pour l'alimentation des deux vis d'Archimède 3 et 7, évite l'apparition du phénomène de voûte mentionné précédemment. En outre, les deux vis contrarotatives exercent sur le produit pâteux respectivement deux forces axiales dont la résultante est importante: le produit est donc en- traîné régulièrement jusqu'à l'embouchure de la pompe Moi- neau 1. Par ailleurs, la contrarotation des vis d'Archimède 3 et 7 engendre un malaxage du produit qui, en l'empê- chant de se figer, le maintient dans un état facilitant, autant que faire se peut, son écoulement. Enfin, on notera que les axes du rotor de la pompe Moineau, des deux vis d'Archimède, des arbres d'entraîne- ment et du moteur sont situés dans le même plan de base et que, de ce fait, la trémie peut être disposée relati- vement bas par rapport à ce plan de base. L'ensemble de l'installation peut donc être réalisé sous une forme très compacte ou, tout au moins, sans accroissement de dimen- sions par rapport aux dimensions d'une installation à une seule vis d'Archimède. Cet avantage est particulièrement intéressant car il autorise le remplacement d'une instal- lation antérieure par une installation conforme à l'in- vention sans qu'il soit nécessaire de prévoir un espace libre accru. Encore un autre avantage réside dans l'importance de la force résultante exercée par les deux vis contraro- tatives 3 et 7. Il est alors possible d'alimenter simul- tanément une seconde pompe Moineau 13, comme représenté à la figure 3 (sur laquelle les organes identiques à ceux des figures 1 et 2 sont désignés par lesmêmes références numériques). La seconde pompe Moineau 13 est parallèle à la pre- mière 1 et l'axe de son rotor 14 est approximativement aligné avec celui de la seconde vis d'Archimède 7. Bien entendu, dans ce cas, la seconde vis d'Archimè- de 7 ne peut plus avoir un axe fixe et doit, comme la vis 3, être reliée, par des accouplements à la Cardan 15, au rotor 14 de la pompe 13 et l'arbre d'entraînement 16 sur lequel est flasqué l'engrenage d'accouplement contrarotatif 9, un système de butées axiales 17 étant en outre prévu de façon analogue au système 4. Une telle installation permet pratiquement de doubler le débit de produit pâteux, par comparaison avec les performances de l'installation représentée aux figures 1 et 2, sans pour autant que l'encombrement soit très supé- rieur. Pour pouvoir encore augmenter la poussée exercée sur le produit pour le faire pénétrer dans la pompe, et donc augmenter encore le rendement de l'installation, on pré- voit que les axes des deux vis d'Archimède 3 et 7 sont écartés l'un de l'autre d'une distance inférieure à leur diamètre, les deux vis étant décalées axialement d'envi- ron un demi-pas l'une par rapport à l'autre. Autrement dit, les contours extérieurs des deux vis, en projec- tion axiale, se recouvrent partiellement, comme repré- senté en 18 sur les figures 1 et 3. En outre on prévoit que la partie du carter 19 qui entoure les deux vis dans la zone de sortie de celles-ci (c'est-à-dire dans leur zone d'extrémité proche de la pompe Moineau) épouse au plus près le contenu extérieur des deux vis et s'étende sur une longueur axiale qui soit égale à au moins un pas d'hélice des vis. Comme cela se conçoit aisément, on peut envisager de multiplier les pompes Moineau et les vis d'Archimède cor- respondantes, deux vis voisines étant contrarotatives, et leur rotation en synchronisme s'effectuant, à partir d'un même moteur d'entraînement, par des engrenages successifs. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nulle- ment à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embras- se, au contraire, toutes les variantes. o REVENDI CATIONS 1 - installation pour le transport de produits pâ- teux possédant une grande viscosité comportant: - une trémie de remplissage pour recevoir le produit à transporter, - une vis d'Archimède s'étendant à la base de la trémie, - une pompe Moineau pour déplacer le produit à transpor- ter, lequel produit est amené à force à l'entrée de la pompe par la vis d'Archimède, la vis d'Archimède et le rotor de la pompe étant approximativement coaxiaux et étant accouplés l'un à l'autre en rotation, - et des moyens moteurs pour entraîner en rotation la vis d'Archimède et le rotor de la pompe, caractérisée en ce qu'elle comprend, d'une part, une se- conde vis d'Archimède ayant un pas d'enroulement inverse de celui de la première vis d'Archimède susmentionnée, cette seconde vis d'Archimède étant disposée à la base de la trémie de remplissage et s'étendant approximativement parallèlement à la première vis d'Archimède, sensiblement dans le même plan de base que celle-ci et, d'autre part, des moyens d'entraînement pour faire tourner la seconde vis d'Archimède en sens inverse de la première. 2 - Installation selon la revendication 1, caracté- risée en ce que la seconde vis d'Archimède tourne en syn- chronisme avec la première et en ce que les moyens d'en- trainement comprennent un accouplement sans glissement, notamment un train d'engrenage, interposé entre les deux vis. 3 - Installation selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisée en ce que la seconde vis d'Archimède possède un axe fixe. 4 - Installation selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisée en ce qu'il est prévu une seconde pompe Moi- neau dont le rotor est approximativement coaxial à la se- conde vis d'Archimède et accouplé en rotation à cette dernière. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisée en ce que des accouplements à la Cardan ou analogues sont prévus aux deux extrémités de la ou des vis d'Archimède, pour l'accouplement au rotor de la pompe correspondante, a une extrémité, et l'accou- plement à un arbre d'entra nement correspondant, à l'autre extrémité. 6 -. Installation selon leune quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisée en ce que les deux vis d'Archimède possèdent le même diamètre et le même pas d'hélice. 7 - Installation selon la revendication 6, caractéri- sée en cé que les deux vis d'Archimède sont axialement déca- lées l'une par rapport à l'autre et en ce que la distance séparant leurs axes est inférieure à leur diamètre. 8 - Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisée en ce que les parties d'extré- mité des vis d'Archimède qui sont proches de la pompe Moineau sont entourées d'un carter commun qui épouse au plus près le contour extérieurdes deux vis d'Archimède, ledit carter ayant une longueur axiale au moins égale à un pas d'hélice.