Brevet FR2489432A1 — publié le 19820305

La présente invention a pour objet une pompe volumétrique, telle qu'une pompe à engrenages ou une pompe comportant un noyau ovoide dont deux extrémités sont en appui sur la face interne du corps de la pompe et assurent lors du pivotement du noyau, le déplacement de la matière à transporter. De telles pompes sont utilisées pour le transport de nombreux fluides plus ou moins chargés en matières en suspension, tels que sable, terre, argile, pulpe, débris organiques... Compte tenu de sa conception, le volume interne délimi- té par le corps d'une telle pompe contient au moins un élément moteur entratné par un arbre traversant au moins une paroi du corps. Afin de disposer d'une pompe performante, il convient d'une part de réaliser une bonne étanchéité au niveau des passages d'arbres, et d'autre part, de disposer d'une paroi intérieure qui soit aussi résistante que possible, afin de ne pas être détériorée au contact de corps étrangers, et qui, dans la mesure du possible, puisse être réparée sans avoir à procéder à l'échange de la totalité du corps. De manière traditionnelle, l'étanchéité d'un arbre tournant au niveau d'une paroi qutil traverse est réalisée par l'intermédiaire d'un presse-étoupe. Une bague d'usure rali- sée en un matériau inoxydable et résistant à l'abrasion est montée sur arbre au niveau de la traversée de la paroi, un certain nombre de torons d'une tresse ou garniture, réalisée en un matériau resistant au fluide à véhiculer, étant empilés sur la bague d'usure. Une pression axiale est exercée sur la presse, en direction de la paroi traversée, par l'intermédiaire d'un écrou engagé dans une pièce solidaire de la paroi. Cette pression axiale est génératrice, compte tenu de la décomposition des forces, d'une pression radiale de la tresse vers le centre de l'arbre, qui assure ltétanchéité entre la tresse et la bague d'usure entourant arbre, Tous les presse -étoupe connus nécessitent un resser rage periodique de I'ecrouvenant en appui sur la tresse, afin de compenser l'usure de celle-ci qui se traduirait par un défaut d'étanchéité- Il faut donc périodiquement arrêter la pompe pour procéder au resserrage du presse-étoupe. Il est à noter que le fait d'être obligé de resserrer périodiquement le presse-étoupe implique une augmentation de la longueur théorique de l'arbre afin de permettre un accès correct a' à l'écrou de resserrage de la tresse. En ce qui concerne la pompe proprement dite, plusieurs matériaux peuvent être utilisés pour la réalisation du corps, en fonction des applications envisagées. La solution la moins onéreuse consiste â réaliser un corps en fonte. Néanmoins, la finition est relativement médiocre et ce matériau ne convient pas à toutes les applications, notamment lorsqu'il s'agit de fluides alimentaires0 En outre, dans le cas du transport de fluides chargés en particules, l'intérieur du corps se détériore rapidement du fait de sa mauvaise résistance à l'abrasion entraînant des particules métalliques vers les presse-étoupe, accélérant ainsi l'usure de ceux-ci par abrasion Une autre solution consiste à réaliser la totalité du corps en acier inoxydable0 Cette solution, qui est théoriquement satisfaisante, du fait de la meilleure résistance à l'abrasion de la face interne du corps de pompe, présente neanmoins v' l'inconvénient d'être très onéreuse et dtimpli- quer ltéchange de la totalité du corps de la pompe en cas de dégradation de la surface interne de celle-ci. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, dans la pompe quelle concerne, du type dans laquelle l'étanchéité de la chambre interne est réalisée, au niveau de chaque passage d'un arbre d'entraînement d'un élement moteur, par l'intermédiaire d'un presse-étoupe, les torons de la tresse du presse-étoupe sont maintenus en pression axiale contre la paroi traversée par l'arbre sous l'action d'un ressort entourant celui-ci, l'autre extrémité de ce ressort étant en appui sur une bague fixe La tension du ressort est choisie en fonction de la nature de celui-ci et de la nature du fluide à véhiculer, de manière â assurer une pression de la tresse sur la bague d'usure entourant l'arbre ayant une valeur satisfaisante et constante. Cette solution est intéressante car évitant tout resserrage de la pression exercée sur la tresse du presseétoupe, et permettant de ce fait de réduire la longueur de l'arbre d'entraSnement puisqu'il n'est plus nécessaire d'accéder à des moyens de resserrage du presse-étoupe. Le ressort peut être réalisé de diverses façons et constitué par exemple par un ressort hélicoïdal, par un empilement de rondelles Belleville ou encore par un bloc de matière élastique. Avantageusement, afin d'équilibrer la tension exercée par le ressort sur la tresse, il est prévu entre ces deux éléments, une bague de section correspondant à celle de la tresse. Selon une autre caractéristique de l'invention, les torons de la tresse et la bague sont engagés dans un bottier solidaire de la paroi traversée et presentant un évidement axial à leur dimension. Outre le fait que cette solution permet la transformation d'une partie de la pression axiale en une composante radiale, dirigée vers l'intérieur, elle assure la protection de la tresse vis-a-vis de corps étrangers susceptibles de détériorer celle-ci tels que des particules métalliques par exemple. En outre la bague-située à ltextrémité du ressort opposée à la tresse, est montée dans le bottard de palier de l'arbre, au contact de celui-ci. Selon une forme intéressante d'exécution de l'invention, le bottard présente, au niveau du ressort, un certain nombre d'ouvertures radiales0 Ces ouvertures permettent de surveiller le ressort, et de détecter toute fuite éventuelle pouvant se produire, notamment en periode de mise en route de l'installation. Le fluide arrivant a' l'interieur du boîtard en raison d'une fuite éventuelle sera évacue par les ouvertures de celuici, ce qui évite tout risque de détérioration du roulement. Il faut également noter que le ressort exerçant une compression de la tresse facilite le démontage du presseétoupe puisque jouant alors le rôle d'extracteur. Selon une autre caractéristique de cette pompez la face interne du corps contre laquelle chaque élément tournant assurant le déplacement du fluide vient en appui, ainsi que la face interne des flasques sont revêtues d'une plaque d'acier inoxydable. Cet agencement permet de réaliser un corps de pompe en acier traditionnel, donc relativement peu onéreux, tout en bénéficiant des qualités de l'acier inoxydable, notamment en ce qui concerne le champ d'application, la resistance à l'abrasion et la résistance à la qcorrosion. Dans ltéventualité d'une détérioration de la paroi interne du corps de pompe, seule la zone détériorée peut etre échangée pour un coût moderé comparativement au remplacement d'une pompe0 La chemise revêtant le tond de la pompe est fixée sur celui-ci par vissage, tandis que les plaques de revêtement des flasques peuvent, selon les applications, soit être maintenues contre ceux-ci par simple pression soit être fixes par soudage. De toute façon, l'invention sera bien comprise â l'ai- de de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de la pompe selon l'invention Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un presse-étoupe assurant l'étanchéité du passage d'un arbre tournant dans un flasque d'une pompe Figure 2 est une vue en coupe transversalement à LPae du rotor d'une pompe a noyau ovoïde Figure 3 est une-vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la pompe de figure 2 Figure 4 est une vue en coupe perpendiculairement à l'axe du rotor d'une pompe à engrenages Figure 5 est une vue en coupe selon la ligne 5-5 de la pompe de figure 4. Le presse-étoupe portant la référence générale 1 est destiné à assurer ltétanchéité, au au niveau d'une paroi, d'une pompe comprenant un -flasque 2 revêtu d'une plaque d'acier inoxydable 3, d'un arbre tournant 4. Sur le flasque 2 est fixé, par l'intermédiaire de goujons 5 et d'écrous 6, le boîtard de palier 7 servant au montage d'un roulement étanche 8 de guidage de l'arbre. L'arbre 4 est muni, au niveau du presse-étoupe proprement dit, d'une bague d'usure 9 réalisée en un matériau inoxydable et résistant à l'abrasion, qui est montée à force ou avec un produit d'étanchéité de manière à assurer une bonne étanchéité au contact de l'arbre. Sur la bague 9 est placé un empilage d'un certain nombre de torons 10 d'une tresse ou garniture réalisée dans un matériau résistant au liquide à arrêter. La tresse 10 est placée à l'intérieur d'un boitier 12 dont l'étanchéité sur le flasque 2 est assurée soit par un joint soit par un produit d'étanchéité classique. Ce boîtier 12 comprend un évidement axial 13 pour le logement de la tresse 10. Sur l'extrémité de la tresse 10 vient en appui une bague 14, sur laquelle est en pression un ressort hélicoidal 15, dont l'autre extrémité est en appui sur une bague 16 solidaire du boîtard de palier 7. Il est à noter que la longueur des goujons 5 de fixation du boîtard ds palier est suffisante pour permettre le montage du ressort 15. Lors du démontage du presse-étoupe 1, le ressort li jouera le rôle d'extracteur. Comme montré à la figure 1, le boîtard de palier 7 comporte, en regard du ressort 15, un certain nombre d'ou ouvertures 17 réparties sur sa périphérie, qui permettent de s'assurer visuellement du bon fonctionnement du presseétoupe et, éventuellement, de canaliser vers l'extérieur une fuite accidentelle au niveau de celui-ci0 Les figures 2 et 3 représentent une pompe 20 équipée de presse-étoupe lo Cette pompe 20 comprend un noyau ovoïde 21 destiné à entraîner vers un orifice 22 de la vendange amenée par une vis sans fin dont l-'axe 23 est schématisé au dessin. Un volet articulé 24 assure, de façon connue, le passage de la vendange vers l'orifice 22. Comme montré au dessin, la partie de la face interne du corps de pompe au contact de laquelle le rotor 21 vient en appui est revêtue d'une chemise 25 constituée par une plaque d'acier inoxydable. Cette chemise 25 est fixée à ses extrémités par des ensembles 26 à vis et écrous, les orifices permettant le passage des vis étant étanchés de manière connue. Comme montré à la figure 3, les flasques 2 de la pompe sont chacun revêtus sur leur face interne d'un placage 2 en acier inoxydable. Selon les applications envisagées, l'étanchéité entre les flasques 2 et les plaques 2 peut être réalisée au niveau de passage des arbres par une soudure continue ou par tout autre moyen. Les figures 4 et 5 du dessin schématique annexé représentent une pompe à engrenages 30 comportant deux rotors 31 entraînés par des arbres parallèles 32. L'étanchéité des passages des arbres est réalisée par des presse-étoupe 1 du type décrit précédemment0 Comme il ressort notamment de la figure 4, chaque zone de contact entre un rotor li et la faceinterne du corps de pompe est revêtue d'une plaque 33 en acier inoxydable fixée par vissage sur le corps proprement dit 34 qui est réalisé en acier traditionnel0 Comme dans le cas précédent, chaque flasque latéral 2 est revêtu sur sa face interne d'un placage 2 en acier inoxydable. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant une pompe volumétrique, de conception simple, et ne nécessitant qutun entretien réduit du fait de la résistance de sa face interne à l'abrasion, évitant notamment le passage de particules métalliques vers les presseétoupe et de l'absence de resserrage des presse-étoupe. En outre, en cas de défectuosité d'une pompe, son démontage est extrêmement rapide, et facilité par la structure du presse-étoupe et le remplacement des pièces d'usure, notamment du chemisage interne peut être réalisé au moindre coût. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécutions de cette pompe, décrites ci-dessus à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS 1. - Pompe volumétrique, du type dans laquelle l'étanchéité de la chambre interne est réalisée, au niveau de chaque passage d'un arbre d'entraînement (4) d'un élément moteur1 par l'intermédiaire d'un presse-étoupe (1), caractérisée en ce que les torons de la tresse (10) du presseétoupe sont maintenus en pression axiale contre la paroi traversée par l'arbre sous l'action d'un ressort (15) entourant celui-ci, l'autre extrémité de ce ressort étant en appui sur une bague fixe (16). 2. - Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort comprimant la tresse du presse-étoupe est un ressort hélicoidal. 3. - Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort comprimant la tresse du presse-étoupe est constitué par un empilement de rondelles Belleville. 4. - Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort comprimant la'tresse du presse-étoupe est constitué par un bloc de matière élastique. 5. - Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le presse-étoupe comprend une bague (14) disposée entre la tresse (10) et le ressort (15) agissant sur celle-cio 6. - Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les torons de la tresse et la bague sont engagés dans un bottier solidaire de la paroi traversée et présentant un évidement axial à leurs dimensionso 7. - Pompe selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisée en ce que la bague (16) située à l'extrémité du ressort (15) opposée à la tresse (10), est montée dans le boîtard (7) de palier de l'arbre, au contact de celui-ci. 8. - Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 a- 7, caractérisée en ce que le boîtard (7) présente, au niveau du ressort (15), un certain nombre d'ouvertures radiales (17)o 9. - Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la face interne du corps contre laquelle chaque élément tournant (21,31) assurant le déplacement du fluide vient en appui, ainsi que la face interne des flasques (2) sont revêtues d'une plaque d'acier inoxydable (3,25,33).