Brevet FR2516178A1 — publié le 19830513

Pompes à liquide La présente invention se rapporte à une pompe à rouleaux du type comprenant un rotor et un stator, le stator définissant une cavité généralement cylindrique dans laquelle est placé le rotor, l'axe de rotation du rotor étant décalé de l'axe de la cavité, la cavité ayant des parois extrêmes, un certain nombre de fentes s'étendant vers l'extérieur, qui sont formées dans le rotor et un certain nombre de rouleaux dans les fentes respectivement, les axes desdits rouleaux étant disposés sensiblement parallèlement aux axes précédemment mentionnés et deux orifices communiquant avec ladite cavité, l'un desdits orifices, en utilisation, étant un orifice d'entrée et étant connecté à une source de liquide et l'autre desdits orifices étant un orifice de sortie du liquide déplacé par la pompe lors de la rotation du rotor. La pratique habituelle consiste à prévoir que les fentes soient radiales, c'est-à-dire que les côtés d'une fente se trouvent parallèles mais espacés du plan radial qui contient l'axe longitudinal du rouleau et l'axe de rotation du rotor. Avec cet agencement, dès qu'un rouleau a passé l'orifice d'entrée, la pression du liquide agissant sur le rouleau a tendance à forcer le rouleau de façon qu'il établisse un contact avec la face arrière de la fente et également avec la surface intérieure de la cavité. Des joints sont par conséquent établis et le rouleau contribue à l'action de pompage. L'action de pompage n'est obtenue que si le rouleau est en contact avec la surface inférieure de la cavité et ce contact est initialement obtenu par l'action de la force centrifuge.Si la vitesse à laquelle la pompe est entraînée est insuffisante pour solliciter les rouleaux vers l'extérieur, on ne peut obtenir aucune action de pompage. La présente invention a pour objet une pompe mentionné ci-dessuS sous une forme simple et pratique. Selon l'invention, dans une pompe du genre men tionné , la face arrière de chaque fente est inclinée en s'éloignant du plan radial qui contient l'axe longitudinal du rouleau et l'axe de rotation du rotor, ainsi tandis que le rotor tourne, il y a une tendance naturelle à ce que le rouleau roule vers l'extérieur dans la fente, vers la surface interne du stator. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins certains rouleaux comprennent un moyen élastique servant à solliciter les extrémités des rouleaux en contact de frottement avec les parois extrêmes de la cavité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suivra, de plusieurs exemples de réalisation, donnés à titre indicatif mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 illustre, en élévation latérale, une pompe selon l'art antérieur ; La Figure 2 est un schéma se rapportant à l'exemple de la Figure 1 ; La Figure 3 est une vue semblable à la Figure 1 montrant la pompe modifiée selon l'invention La Figure 4 est une vue en coupe faite à travers un rouleau et montrant une modification de la pompe ; et La Figure 5 montre une autre modification. En se référant à la Figure 1 des dessins, la forme connue de pompe comprend un stator dans lequel est définie une cavité généralement cylindrique 10 qui a des parois extrêmes (non représentées), l'axe de la cavité est indiqué en 11. Dans la cavité est monté un rotor 12 dont le diamètre est plus petit que la cavité 10 et dont l'axe de rotation est indiqué en 13, décalé de l'axe 11. Dans la cavité s'étendent un orifice d'entrée 14 et un orifice de sortie 15, ces orifices ayant une longueur circonférentielle appréciable et étant formés dans la paroi cylindrique de la cavité. Dans le rotor sont formées quatre fentes radiales 16 qui sont équi-angulairement espacées, et coulissant dans ces fentes respectivement, des rouleaux 17. Les faces latérales des fentes s'étendent parallèlement aux plans contenant l'axe de rotation du rotor et les axes longitudinaux des rouleaux 17, mais elles en sont espacées. La direction de rotation du rotor dans la cavité est indiquée par la flèche 18A. Pour décrire le fonctionnement de la pompe, on supposera que le rotor est entraîné à une vitesse qui est suffisante pour garantir que, par l'action de la force centrifuge, les rouleaux 17 sont sollicités vers l'extérieur, en contact avec la surface interne de la cavité afin d'établir un contact de ligne avec elle.Un tel contact de ligne crée un joint et il est prévu que les extrémités des rouleaux se trouvent très près des parois latérales de la cavité afin d'établir d'autres joints. En se référant à la Figure 2, le rouleau 17 est illustré comme étant considérablement plus petit que la fente dans laquelle il est placé, uniquement pour l'illustration, et on peut voir que le contact de ligne est établi avec la surface cylindrique, ce contact étant indiqué par la lettre B et un contact de ligne est également établi avec la face arrière de la fente, ce contact étant indiqué par la flèche A. Le rouleau est sollicité à cette configuration par la chute de pression entre la sortie et l'entrée et la force résultante agissant sur le rouleau est dans la direction indiquée par la flèche X. Tandis que le rotor tourne, le rouleau 17 entraîne le liquide vers l'orifice de sortie et le liquide est attiré par l'orifice d'entrée, dans la partie de la cavité en forme de croissant car celle-ci croit en volume tandis que le rouleau se déplace vers la position la plus élevée. Dans la description ci-dessus, on a suppose que le rouleau 17 était en contact avec la surface cylindrique de la cavité et on a mentionné précédemment que la force centrifuge permet d'effectuer le contact initial.Si le rotor tourne lentement, alors un tel contact peut ne jamais être établi ou s'il est initialement établi, le poids du rouleau et les forces du liquide agissant sur lui peuvent ne-pas être suffisants pour le maintenir en contact avec la surface tandis que le rotor tourne. En se référant maintenant à la Figure 3, le rotor 18 est modifié afin que les fentes 19 ne soient plus radiales et en particulier, les faces arrière 20 des fentes ne sont plus parallèles aux plans qui contiennent l'axe de rotation 11 et les axes longitudinaux des rouleaux. L'angle d'inclinaison est indiqué par la flèche C. Cette modification a pour effet que, tandis que le rotor tourne, les rouleaux ont une tendance naturelle à rouler vers l'extérieur, en contact avec la surface 10. Dans l'agencement représenté sur la Figure 3, les côtés menants de la fente, comme la fente n'est plus radiale, disparaissent virtuellement. La pompe peut ainsi fonctionner de façon satisfaisante à une vitesse plus lente que la pompe représentée sur la Figure 1 du fait de la tendance naturelle qu'ont les rouleaux à rouler vers l'extérieur. L'action de roulement est améliorée en modifiant les rouleaux comme le montre la Figure 4. Sur cette vue, sont illustrées les parois extrêmes 21 de la cavité et un rouleau est indiqué en 22. Chaque rouleau a un renfoncement dans lequel se trouve un patin coulissant de pression 23 qui est sollicité vers l'extérieur, en engagement de frottement avec la paroi extrême de la cavité par un moyen élastique ayant la forme d'un ressort à boudin de compression 24 qui est placé dans le renfoncement. Le fait que le patin 23 soit sollicité contre une paroi extrême signifie que l'extrémité opposée du rouleau est également sollicitée contre la paroi adjacente. Par cette modification, la tendance qu'a le rouleau à se déplacer vers l'extérieur, est améliorée et de plus, l'engagement de frottement avec les parois extrêmes de la cavité diminue le risque que les rouleaux tombent aux extrémités internes des fentes où ils sont reçus, sous l'action de la gravité. La pompe décrite en se référant aux Figures 1 et 2 peut fonctionner dans chaque direction, mais la pompe représentée sur la Figure 3 ne présente les avantages décrits que lorsque le rotor tourne dans une direction. Afin d'obtenir les avantages ci-dessus, les fentes peuvent être configurées comme le montre la Figure 5 où les faces latérales 25 des fentes divergent vers l'extérieur, l'une de l'autre. La Figure 5 illustre également une autre modification, cette fois au contour de la surface généralement cylindrique de la cavité. La partie 26 de la surface de la cavité qui se trouve entre les orifices d'entrée et de sortie et où le rotor est proche de la paroi de la cavité, est agencée de façon à constituer une partie d'arc de cercle à partir du centre de rotation du rotor.Par une conception et une construction soigneuses, il est possible de prévoir que le rouleau ait un contact de ligne en trois positions, la première de celles-ci étant avec la surface interne de la cavité, et les seconde et troisième avec les faces latérales 25 de la fente. Cependant, dans la pratique, le contact de ligne ne sera obtenu qu'en deux positions, mais le jeu à la troisième position sera petit. Cette modification présente le bénéfice que, quand le rouleau s'éloigne de l'orifice de sortie, la force de pression qui agit sur lui le sollicite contre la paroi latérale opposée de la fente et pendant ce mouvement, il y a un déplacement du liquide. De même, il existe un trajet de fuite entre les rouleaux et les parois latérales de la fente. Cela a pour résultats une perte de l'efficacité volumétrique de la pompe. Avec l'agencement illustré sur la Figure 5, dès que le rouleau quitte l'orifice de sortie 15, l'engagement à deux positions ci-dessus mentionné, se produit avec un déplacement minimum du rouleau au loin de l'orifice de sortie. Par ailleurs, la partie de fuite du rouleau est petite. Les patins 23 ne sont pas essentiels et les ressorts 24 peuvent porter contre la paroi extrême adjacente de la cavité. Il est essentiel, dans cette modification, que les parois extrêmes soient lisses et ne présentent aucune discontinuité, mais on comprendra cependant que les orifices d'entrée et également l'orifice de sortie peuvent être formés dans les parois extrêmes. On a trouvé que l'efficacité d'une pompe où sont par exemple incorporés huit rouleaux du type indiqué sur la Figure 4, peut être accrue si certains des rouleaux sont remplacés par des rouleaux lisses. REVENDICATIONS 1. Pompe à rouleaux comprenant un rotor et un stator, le stator définissant une cavité généralement cylindrique dans laquelle est placé le rotor, l'axe de rotation du rotor étant décalé de l'axe de la cavité, la cavité ayant des parois extrêmes, un certain nombre de fentes s'étendant vers l'extérieur formées dans le rotor et un certain nombre de rouleaux dans les fentes respectivement, les axes des rouleaux étant disposés sensiblement parallèlement aux axes précédemment mentionnés et deux orifices communiquant avec ladite cavité, l'un desdits orifices, en utilisation, étant un orifice d'entrée et étant connecté à une source de liquide et l'autre desdits orifices étant un orifice de sortie pour le liquide déplacé par la pompe lors de la rotation du rotor, caractérisée en ce que la face arrière (20) de chaque fente (19) est inclinée au loin du plan radial qui contient l'axe longitudinal du rotor et l'axe de rotation du rotor, ainsi, tandis que le rotor tourne, le rouleau a une tendance naturelle à rouler vers l'extérieur, dans la fente, vers la surface interne du stator. 2. Pompe à rouleaux selon la revendication 1, caractérisée ence qu'au moins certains des rouleaux comprennent un moyen élastique (24) servant à solliciter les extrémités des rouleaux en contact de frottement avec les parois extrêmes de la cavité. 3. Pompe à rouleaux selon la revendication 2, caractérisée en ce que les rouleaux qui comprennent des moyens élastiques ont des renfoncements dans lesquels sont placés des patins coulissants de pression (23), les moyens élastiques ayant la forme de ressorts de compression (24) placés dans les renfoncements. 4. Pompe à rouleaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux faces de chaque fente (25) divergent l'une de l'autre, vers l'extérieur du rotor. 5. Pompe à rouleaux selon la revendication 4, caractérisée en ce que la partie de la paroi externe de la cavité qui se trouve entre les orifices d'entrée et de sortie et qui se trouve généralement sur le côté opposé de l'axe de rotation du rotor à l'axe de la cavité, a son axe qui est collé par rapport à l'axe de rotation du rotor.