Brevet FR2497890A1 — publié le 19820716

L'invention est relative à la défense contre les liquides agressifs et plus généralement, contre les produits chimiques qui peuvent être extrêmement agressifs. Par exemple, pour des pompes travaillant en pareil milieu, et dont les arbres ont été, jusqu'ici, métalliques :on a aussi utilisé, pour cette raison, toutes les fois où cela était possible, soit des aciers connus sous le nom d'inox, soit encore des matériaux connus sous les noms de marque de titane, hastelloy ou autres qui sont d'un prix très élevé. On a aussi atteint des températures de travail relativement élevées, par exemple, de l'ordre de 100 C, jusqu'à 200 C, en utilisant en lieu et place dés métaux, des matériaux de synthèse de haute technologie sous forme plastique. Mais, dans le cas général, leur résistance mécanique est inférieure à a celle des métaux. La solution ci-dessus évoquée des matériaux de haute technologie pris sous forme plastique, a paru, à la demanderesse, pouvoir conduire à une solution acceptable, à la condition d'armer la matière plastique, au moment de son injection, sous forme pateuse et à chaud, en employant les moyens prévus pour augmenter l'adhérence avec l'armature et également en prévoyant des moyens qui empêchent la couche protectrice de se détacher de la surface de cette armature sur laquelle elle doit adhérer, compte tenu des retraits dûs aux changements de températures dans les périodes de refroidissement. L'invention a donc pour objet de remplacer les arbres métalliques en acier inox, titane, hastelloy ou autres, qui sont incompatibles, soit par leur nature, soit du fait de leur prix élevé, pour de nombreuses utilisations, notamment en présence de produits chimiques très agressifs. L'invention a pour but de permettre l'utilisation de certains matériaux de synthèse dits de haute technologie, resistant à de très nombreux produits chimique et pour des températures pouvant atteindre 100 C et jusqu'à 200 C. On citera en exemple de tels produits, résistant par ailleurs très bien à la fatigue à la flexion alternée et aux vibrations, le téflon et le sulfure de polyphénilène, sans que cette liste soit limitative. Toutefois, le taux de travail de ces matériaux ne permet pas de prendre en charge toutes choses égales d'ailleurs, les efforts tels que torsion et cisaillement classiques, le long d'un arbre de pompe pouvant comporter une ou plusieurs roues. Le surdimentionnement en diamètre nuirait au fonctionnement de la pompe, d'une part, et conduirait à un investissement très défavorable pour la garniture mécanique assurant l'étanchéité totale à la sortie d'arbre, d'autre part. L'idée inventive est de mouler la matière plastique sur un tube en acier perforé sur toute sa longueur et dans toutes les directions. Dans le dessin joint, on a représenté en coupe schématique axiale et longitulinale, un exemple de mise en oeuvre de l'invention. On a désigné par A, B, C, D et D', des zones destinées à faciliter la lecture. A est la partie extérieure à la pompe et reçoit le manchon d'accouplement rigide, qui est assujetti par clavetage classique. Cette partie est constituée par une partie métallique en acier, d'un diamètre suffisant, soudé au tube axial perforé T, soit aux deux extrémités, soit par capillarité, avant l'injection proprement dite. Cette partie métallique sera rainurée pour la clavette, assurant l'entraînement mécanique total. C est la partie de l'arbre dont la surface extérieure sera en matière plastique d'une épaisseur garantissant le tube axial formant l'armature contre toute corrosion au-delà des rainurages futurs pour clavettes classiques. E est cette partie qui recevra le rotor interne de la pompe habituellement constituée de une ou plusieurs roues clavetées N, N', N (ici, l'exemple montre trois clavetages alternés). Sur cette longueur C, la partie B sera occupée par la garniture mécanique marquant la limite entre l'intérieur et l'extérieur de la pompe. Cette garniture doit être assise obligatoirement sur une partie insensible à la corrosion chimique. Donc, ici, en matière plastique. D est la partie recevant la partie tourillonnante venant se loger dans le coussinet statique interne porté à l'intérieur de la pompe. Des matériaux très performants, tels que l'alumine pur ou d'autres oxydes frittés autorisent des fonctionnements dans tous tous les milieux basiques ou acides, à froid ou à chaud, avec un excellent coefficient de frottement et une parfaite résistance aux produits abrasifs. Les pièces F sont crabotées sur l'arbre moulé avec deux ou trois ergots prévus à cet effet, et, G est sa contrepartie statique, Ces pièces doivent pouvoir être remplacées en cas de fonctionnement accidentel prolongé à sec (par exemple, par choc thermique). La pièce F sera donc assujettie sur la matière plastique après usinage de la partie utile, au droit de la partie D'. Cette partie s'entend comme étant la contrepartie de la largeur totale de G, qu'il ne serait pas judicieux d'élargir en face des crabots d'entrainement en matière plastique entraînant F. Enfin, l'arbre se termine par une vis en téflon ou matière similaire, avec une large tête plaquant F contre la matière plastique de l'arbre. Sa queue fileté conique viendra se visser dans l'alésage borgne, résultat de l'extraction de la broche cylindrique R, prévue dans le moule d'injection pour porter le tube métallique perforé pendant l'injection. Cet alésage borgne aura, bien entendu, reçu une opération de taraudage après démoulage et avant le vissage. Cette vis ajoutera donc à sa fonction d'assujettissement, une fonction d'étanchéité isolant le tube métallique perforé de toute contamination ou corrosion par le fluide chimique véhiculé par la pompe. Le centrage du tube, côté A, dans le moule, peut se faire, soit par le diamètre extérieur de la partie métallique recevant le manchon, soit par une broche K' comme à l'autre extrémité. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication pour arbre tournant d'appareil ou d'appareillage, destinés à travailler en présence de produits chimiques agressifs ou en milieu chimique agressif, caractérisé en ce que les surfaces de l'armature à protéger sont pourvues de dépressions ou Cavités dans lesquelles, dans un procédé de moulage à chaud, la matière protectrice puisse pénétrer ou se loger de manière à être maintenue à demeure, dans les dites cavités, après refroidissement de l'ensemble de la pièce en cours de fabrication. 2 - Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moulage à chaud s'effectue sur une pièce de révolution, de préférence tubulaire, et de préférence métallique, susceptible de tourner autour de son axe et tout autour de laquelle est injectée sous pression, la matière à mouler. 3 - Procédé, selon au moins l'une des i-evendications 1 et 2, caractérisé en ce que la dite armature métallique peut contenir une seconde pièce tubulaire, de préférence co-axiale avec la première, des moyens étant prévus pour assurer la concentricité des deux pièces autour d'un meme axe, pendant le moulage par injection. 4 - Procédé de protection, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parties à protéger sont utilisées comme raidisseur ou squelette de la pièce finie. 5 - Procédé de construction, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à l'utilisation, les raidisseurs restent noyés dans ou par la matière protectrice. 6 - Procédé de construction, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les armatures utilisées comme moule, de préférence,perforé, au cours de la fabrication, font offices d'inserts dans le produit fini. 7 - Procédé de construction, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les raidisseurs ou armatures, sont prévus et disposés pour la propagation des calories de la matière chaude. 8 - Procédé de constrnction, selon l'une des revendicaçions précédentes, caractérisé en ce que le raidisseur est creux et est alimenté à l'intérieur par de la matière d'injection, qui contribuera à protéger l'ensemble de la pièce. 9 - Procédé, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière plastique d'injection est constituée par des matériaux de haute technicité, entendant par ces de synthèse termes, les qualités des produits connus sous les noms de marques telles que : téflon et sulfure de polyphénilène. 10 - Procédé, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dit moule cylindrique comporte un tube interne co-axial, de préférence cylindrique. 11 - Procédé,selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois du dit moule sont disposées de préférence le long d'une génératrice du tube et que le dit cylindre présente, disposées de préférence perpendiculairement à la direction des génératrices, des ouvertures,de préférence en forme de boutonnières, parallèles à l'nue de rotation, afin de permettre à la matière pateuse de remplir l'espace défini entre les deux cylindres. 12 - Procédé, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre à protéger est logé dans un moule de forme allongée et de préférence, de forme cylindrique, de manière à injecter par tout moyen convenable, de la matière protectrice dans laquelle l'arbre métallique sera noyé, et en constituera donc l'âme.