Brevet FR2517755A1 — publié le 19830610

La présente invention se rapporte à des pompes mécaniques et en particulier, à des pompes mécaniques de grandes dimensions, fonctionnant sans huile et sous vide poussé. Dans un certain nombre de branches industrielles, par exemple dans l'industrie de préparatiori des aliments, il est essentiel que de l'air et d'autres gaz délivrés par des pompes ou compresseurs mécaniques soient exempts d'huile et de particules. En vue d'améliorer le rendement de telles pompes, il est connu d'équiper des pompes à plusieurs étages de rotors du type à coopération mutuelle "par griffes" à l'étage de sortie et à l'étage immédiatement contigu à ce dernier. De telles pompes à plusieurs étages transmettent des volumes de gaz considérables et une nouvelle expansion dans la cylin- drée de l'étage précédent peut se produire si elle n'est pas empêchée par un clapet anti-retour situé entre les étages Des clapets de ce type sont toute-fois désavantageux du fait qu'ils ont tendance à compliquer la conception de la pompe. La présente invention vise à proposer une pompe mécanique efficace du fait qu'elle peut atteindre un vide poussé comparé à une faible puissance d'entrée, qu'elle est d'une conception relativement simple et qu'elle ne nécessite pas de clapets anti-retour entre les étages. Selon les caractéristiques essentielles de la pompe mécanique de l'invention, cette dernier présente une chambre de pompage ayant un orifice d'admission et un orifice de sortie afin d'être parcourue par un fluide devant être pompé, ainsi qu'une paire d'axes qui, s'étendant à l'inté- rieur de ladite chambre de pompage, supportent chacun en tandem au moins deux rotors du type à coopération"par griffes" assujettis en rotation à leur axe respectif, chaque rotor faisant partie d'une paire de rotors complémentaires; cha- que paire de rotors complémentaires occupe un compartiment individuel dans la chambre de pompage, les compartiments ad- jacents étant séparés par une cloison; et chaque rotor de ladite paire de rotors complémentaires dans l'un des com- partiments est calé sur son axe dans une orientation inver- sée par rapport aux rotors de la paire associée dans le com- partiment adjacent. Un avantage de la pompe mécanique telle que dé- finie ci-dessus réside dans le fait que l'agencement des paires de rotors, dans des orientations inversées à des étages ou dans des compartimentsadjacents, permet un transfert direct des gaz de l'un des étages à l'étage suivant grâce à un orifice de transfert dans la cloison séparant les compar- l O timents ou étages adjacents, avec un volume minimal entre les étages La sortie de l'un des étages,d'un côté de la cloison entre deux étages,devient l'entrée de l'étage sui- vant de l'autre côté de ladite cloison. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple hullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la' figure 1 est une coupe longitudinale d'une pompe mécanique la figure 2 est une coupe transversale du pre- mier étage ou étage d'admission de la pompe mécanique de la figure 1 la figure 3 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 2; la figure 4 est une coupe transversale de l'étage intermédiaire de la pompe mécanique de la figure 1 la figure 5 est une coupe selon la ligne B-B de la figure 4 la figure 6 est une coupe transversale de l'étage final ou étage de sortie de la pompe mécanique de la figure l; la figure 7 est une coupe selon la ligne C-C de la figure 6; et la figure 8 est une vue en perspective illustrant la relation entre les rotors faisant partie des étages res- pectifs d'admission, intermédiaire et de sortie de la pompe mécanique de la figure 1. Comme le montre la figure 1, une pompe mécanique 1 présente une chambre de pompage 2 dans laquelle sont en- gagés deux axes parallèles 3 Chaque axe 3 supporte trois rotors 4, 5 et 6 assujettis en rotation audit axe Les rotors 4, 5 et 6 sont agencés en paires complémentaires et -ces paires sont disposées en tandem sur leurs axes respectifs 3 La chambre de pompage 2 est subdivisée,par des cloisons 8 et 9,en trois compartiments distincts 10, il et 12 oc- cupés chacun par une paire de rotors. A son extrémité de droite (comme illustré), chaque axe 3 supporte un engrenage de distribution 13 et, à son extrémité de gauche (comme illustré), l'un des axes 3 peut être entrainé par un moteur au moyen d'un dispositif d'accouplement hydraulique (nonreprésenté), d'une manière connue dans l'art antérieur. En observant les figures 2 et 3, on voit que les rotors 4 placés dans le compartiment 10 sont en forme de 8 ou du type Roots et qu'ils font partie du premier étage ou étage d'admis- sion de la pompe l àplusieurs étages. Le-s configurations données aux rotors 4 assurent à ces derniers un "volume minimal transféré" Cela signifie qu'e les formes des rotors associés 4 sont telles que, lors- que ces derniers coopèrent, le volume de gaz,qui est em- prisonné du côté échappement de ces rotors et qui est rame- né du côté admission desdits rotorsest maintenu à un mi- nimum pratique Cela est important car, si des poches de gaz sont transférées du côté échappement au côté admission des rotors, ces poches de gaz accusent une tendance à l'expansion et elles réduisent le rendement volumétrique de la pompe. Il est prévu un orifice d'admission 15 dans la chambre de pompage 2 et, comme illustré, cet orifice com- munique avec le compartiment 10, cependant qu'un orifice 16 assurant la sortie dudit compartiment 10 ou étage d'ad- mission, est ménagé dans la cloison 9 - Un clapet de décharge 50 est prévu à l'étage d'admission pour la raison qui sera-exposée ci-après. En observant les figures 4 à 8, les rotors 5 et 6 logés dans les compartiments Il et 12, respectivement, sont du type à coopération mutuelle "par griffes" Les rotors 5 dans le compartiment h forment le deuxième étage ou étage intermédiaire de la pompe 1, tandis que les rotors 6 dans le compartiment 12 forment le troisième éta- ge ou étage d'échappement ou de sortie de ladite pompe 1. On fera observer que l'orientation des rotors 5 est telle qu'une pointe 20 de chaque griffe de rotor est tournée vers la droite (comme illustré sur la figure 4), cependant que l'orientation des rotors 6 est telle qu'une pointe 21 de chaque griffe-de rotor est tournée vers la gauche (comme le montre la figure 6) En d'autres termes, l'orientation des rotors 6 est inversée par rapport à celle des rotors 5. La cloison 8 marquant la délimitation entre les étages intermédiaire et de sortie présente une boutonnière curviligne 22 qui constitue en partie la sortie de l'étage intermédiaire et, en partie, l'entrée dans l'étage de sor- tie Cette boutonnière traversante 22 est étagée en 23 pour former un ca Ral 24 sur la face de droite de la cloison (com- me illustré sur la figure 5) Cette boutonnière 22 est étagée de manière analogue en 25 pour former un canal 26 sur la face de gauche de la cloison 8 Le canal 26 et la boutonnière 22 constitue l'entrée dans l'étage de sortie. Un orifice d'évacuation 30, partant de l'étage de sortie, se présente sous la forme d'une boutonnière cur- viligne ménagée dans une paroi extrême 31 délimitant le compartiment 12 conjointement à la cloison 8 Par l'intermé- diaire d'un clapet anti-retour 33, cet orifice d'évacua- tion 30 communique avec un raccord de sortie 32 de la pom- pe 1. Dans la cloison 8, se trouve aussi un passage 40 qui relie un orifice d'entrée 42 à l'étage de sortie. L'orifice d'entrée 42 constitue un raccord pour l'admis- sion d'un tampon d'air. En service, lorsqu'un moteur entraîne l'un des axes 3 au moyen de l'engrenage de distribution 13, les deux axes 3 sont menés en synchronisme et, de ce fait, ils entraînent les différentes paires de rotors d'une ma- nière synchrone. Le fluide devant être pompé pénètre, en empr-un- tant l'orifice d'admission 15, dans l'étage d'admission o 17755 il est izo Nt'i Puis il sort vers l'étage intermédiaire en empruntant l'orifice de sortie 16 Dans cet étage intermé- diaire, son pompage se poursuit, puis, en empruntant la boutonnière 22 il sort vers l'étage final de sortie o il s'échappe par l'intermédiaire de l'orifice d'évacua- Ition 3 f, du clapet anti-retour 33 et du raccord de sortie 32. Lorsque la pompe 1 est utilisée dans des condi- tions de vide poussé, la cylindrée des rotors 6 est prin- cipalement à une basse pression et les gaz qui s'échappent de l'orifice de sortie 32 ont tendance à être réintroduits dans cette cylindrée, à moins qu'ils en soient empêchés par le clapet anti-retour 33. Le raccord (orifice) 42 permet l'introduction _s d 7 urn Lampon d'air dans la cylindrée de l'étage de sortie lorsqu'il est solé de son orifice d'entrée Lors du pom- page de vapeur, le tampon d'air est comprimé-avec cette vapeur et il permet ainsi de délivrer à l'atmosphère le mélange air-vapeur avant que ladite vapeur se soit con- 2 G dennêe, En outre, ce tampon d'air peut aussi être utilisé pour refouler des gaz chauds du côté évacuation de la cy- lindrée de l'étage de sortie. Le clapet de décharge 50 est monté dans le premier étage, étant donné que ce premier étage est sou- vent d'un volume déplacé supérieur à ceux des étages in- termédiaire et de sortie. Le clapet de décharge 50 a pour fonction d'em- pêcher une pression excessive de se développer entre deux étages. La pompe telle que décrite ci-avant ne comporte pas de clapets anti-retour dans les cloisons séparant les différents compartiments ou étages de la pompe Le fait d'inverser les orientations respectives des deux paires de rotors du type à coopération"par griffes"permet de trans- férer des gaz de l'un des étages à l'étage suivant par l'intermédiaire d'un orifice de transfert ménagé dans la cloison entre deux étages, avec un volume minimal entre ces deux étages En effet, la sortie de l'un des étages devient l'entrée de l'étage immédiatement adjacent. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la pompe décrite et représentée, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Pompe mécanique caractérisée par le fait qu'elle comporte une chambre de pompage ( 2) ayant un orifice d'admission ( 15) et un orifice de sortie ( 16) afin d'être parcourue par un fluide devant être pompé, ainsi qu'une paires d'axes ( 3) parallèles qui, s'étendant à l'intérieur de ladite chambre de pompage ( 2) supportent chacun en tandem au moins deux rotors ( 5, 6) du type à coopération par griffes assujet- tis en rotation à leur axe respectif, chaque rotor ( 5; 6) faisant partie d'une paire de rotors complémentaires ( 5, 6); par le fait que chaque paire de rotors complémentaires occupe un compartiment individuel'(ll; 12) dans la chambre de pompage ( 2), les compartiments adjacents ( 11, 12) étant séparés par une cloison ( 8); et par le fait que chaque rotor ( 6) de ladite paire de rotors complémentaires dans l'un ( 12) desdits compartiments, est calé sur son axe ( 3) dans une orientation inversée par rapport aux rotors ( 5) de la paire associée dans le compartiment adjacent ( 11). 2 Pompe mécanique selon la revendication 1, 2 O caractérisée par le fait que la cloison ( 8) comporte une boutonnière curviligne traversante ( 22) qui assure le pas- sage du fluide entre l'un des compartiment et le comparti- ment immédiatement adjacent. 3 Pompe mécanique selon l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisée par le fait qu'un clapet an ti-. retour ( 33) est placé à l'orifice d'évacuation ( 30) de la chambre de pompage ( 2) afin de commander le passage du fluide par cet orifice d'évacuation. 4 Pompe mécanique sel-on l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte un organe ( 42) d'admission d'un tampon d'air dans le compartiment de ladite pompe immédiatement adjacent à l'orifice d'évacuation de la chambre de pompage ( 2). Pompe mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'un rotor supplémentaire ( 4) est calé sur chaque axe ( 3) en tandem avec les deux rotors ( 5, 6) prévus au minimum, ce rotor sup- plémentaire ( 4) étant du type Roots et faisant partie d'une i 7755 paire de rotors complémentaires logée dans un compartiment immédiatement adjacent à l'orifice d'admission dans la chambre de pompage ( 2). 6 Pompe mécanique selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'un clapet de décharge ( 50) se trouve dans le compartiment occupé par la paire de rotors du type Roots.