Brevet FR2547630A1 — publié le 19841221

L'invention concerne une pompe du type Roots, comportant deux ou plusieurs rotors dans un carter. Dans les pompes du type Roots connues, deux ou plusieurs rotors en acier ou en fonte grise tournent 5 dans un carter Ce carter de la pompe est lui aussi en acier ou en fonte grise On connait aussi des réalisations en aluminium Au cours de leur mouvement contrarotatif, les rotors métalliques accomplissent un mouvement relatif de déroulement sans contact mutuel, en 10 même temps qu'ils créent une séparation étanche, linéaire ou surfacique, entre le côté aspiration et le côté refoulement Ce mouvement est provoqué par des moyens de transmission qui se trouvent dans un carter spécial fixé par bridage au carter de pompe Les rotors 15 sont montés sur des paliers des deux côtés Les moyens de transmission se trouvent à l'extérieur des paliers, sur les extrémités des arbres des rotors. Les pompes du type Roots ainsi construites présentent en général, plus particulièrement dans 20 certains cas d'application, de graves inconvénients Par exemple, en cas de charge thermique anormale, de coincement de corps étrangers, ou de modification du positionnement relatif des roues dentées des moyens de transmission, il peut y avoir contact entre rotors, ou 25 entre rotors et carter Cela conduit à la formation d'étincelles et à un très fort échauffement local, la conséquence pouvant être un grippage mutuel des rotors, ou un grippage entre ceux-ci et le carter Une telle éventualité est particulièrement critique lorsque des 30 gaz, ou des mélanges gazeux, explosifs se trouvent dans le carter de la pompe La production d'étincelles, ou un fort échauffement local, peut provoquer l'explosion de la pompe, donc sa destruction, voire même des dommages -2 beaucoup plus graves Un autre inconvénient inhérent aux rotors métalliques est leur masse importante Les grands moments d'inertie qui en résultent exigent des couples importants lors de la mise en régime de marche La 5 régulation de vitesse et l'équilibrage (élimination des "balourds") créent des problèmes supplémentaires En outre, pour présenter la solidité nécessaire, les rotors doivent avoir une certaine épaisseur à l'endroit de leur "taille" (plus petite largeur diamétrale), ce qui a pour 10 effet de limiter restrictivement la chambre d'aspiration de la pompe. La présente invention a pour but de parvenir à une pompe du type Roots dont la cylindrée, c'est-à-dire la capacité de pompage, rapportée à la masse de cette 15 pompe et à son encombrement, sera notablement améliorée par rapport aux constructions classiques Cette pompe devra toutefois offrir en premier lieu une grande sécurité fonctionnelle, en particulier lors du pompage de gaz explosifs Pour cela, la production d'étincelles 20 doit être exclue en cas de contact entre rotors ou entre rotors et carter. Ce but doit être atteint sans créer d'inconvénients pour le fonctionnement de la pompe Cela signifie, entre autres, que les caractéristiques des 25 matériaux utilisés devront satisfaire aux sévères impératifs qu'imposent le fonctionnement et l'utilisation de la pompe. Selon l'invention, ces buts sont atteints par le fait qu'au moins un rotor est en une matière 30 non-métallique qui, à l'égard des hydrocarbures, de la vapeur d'eau et des températures excédant 200 C, est chimiquement résistante ou stable, dimensionnellement stable et mécaniquement résistante, et dont le coefficient de dilatation thermique est égal ou 35 inférieur à celui de la matière constituant le carter. -3 Afin d'améliorer les caractéristiques de la pompe de type Roots utilisée en tant que pompe à dépression, ou pompe à vide, on adopte avantageusement des matières à faible taux de dégazage, de préférence inférieur à 5 1 10-2 mbar l/s dans le vide Une matière plastique avec matière de charge constituée par des fibres, ou un matériau composite avec fibres, réalisé en technique d'enroulement, conviennent comme matériau pour réaliser le ou les rotors satisfaisant aux impératifs 10 correspondant aux buts mentionnés plus haut Lé carter de la pompe peut être, lui aussi, réalisé en matière non-métallique. S'il arrive que les rotors se touchent, ou s'ils touchent le carter, il n'y a pas formation d'étincelles, 15 de sorte que le transport de fluides explosifs est possible Afin d'éviter les accumulations de charges électrostatiques qui pourraient également conduire à la production d'étincelles, les matières utilisées peuvent avoir leur conductibilité électrique accrue grâce à une 20 matière de charge électriquement conductrice, telle que le carbone, par exemple Les matières utilisées sont chimiquement résistantes aux fluides transportés, notamment aux hydrocarbures et à la vapeur d'eau, et aux températures de plus de 200 C Les caractéristiques de 25 résistance mécanique et la forme des rotors ne sont également pas influencées La densité réduite des matières utilisées a pour conséquence que les moments d'inertie des rotors sont moindres et que la mise en régime est donc plus aisée Les problèmes relatifs à 30 l'équilibrage des rotors ou à la régulation de vitesse sont très largement évités. La plus faible densité des matières constituant les rotors aboutit à cet avantage que l'on peut leur conférer une forme conduisant à un meilleur rendement 35 volumétrique Le rapport du diamètre D à l'intervalle a entre axes des rotors peut être choisi plus grand que dans l'art antérieur Sa valeur est avantageusement supérieure à Vx Il en résulte que la "taille" des rotors est plus mince, de sorte que la chambre d'aspiration est plus grande. Une amélioration supplémentaire du rapport de la capacité d'aspiration à l'encombrement de la pompe est obtenue si les rotors et les roues dentées sont agencés entre les paliers Cela autorise une réalisation plus 10 compacte de la pompe, et conduit, pour le moteur d'entraînement, à un très cou-rt bras de levier par rapport au palier Le fait que le carter et la chambre du mécanisme de transmission soient en une seule pièce autorise une fabrication plus avantageuse que dans le 15 cas des constructions classiques. On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme 20 de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative Sa description est illustrée par les dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 représente une pompe du type Roots, vue en coupe faite perpendiculairement aux rotors; et La figure 2 représente une pompe vue en coupe faite parallèlement aux rotors. Les deux rotors 1 et 2 se trouvent à l'intérieur de la chambre d'aspiration 8 formée par le carter de pompe 7 Les arbres des rotors sont désignés par les 30 références 3 et 4 Ils tournent dans les paliers 5 et 6. L'arbre rotorique 3 est entraîné, par exemple, par une courroie trapézoïdale L'entraînement de l'arbre rotorique 4 s'effectue par les roues dentées 11 et 12. Celles-ci sont agencées dans la chambre 13 du mécanisme 35 de transmission. -5 Contrarotatifs, les deux rotors tournent dans des sens opposés dans la chambre d'aspiration 8 Le fluide à transporter est transporté du côté aspiration 9 vers le côté refoulement 10. Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la 10 réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention Cette dernière englobe aussi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que 15 leurs combinaisons. On précisera également que dans le présent texte l'expression "pompe du type Roots" engloble les pompes rotatives à engrenages. REVENDICATIONS 1 Pompe du type Roots, comportant deux ou plusieurs rotors ( 1, 2) dans un carter ( 7), caractérisée en ce qu'au moins un rotor ( 1, 2) est en une matière non métallique qui, à l'égard des hydrocarbures, de la 5 vapeur d'eau et des températures excédant 200 C, est chimiquement résistante, dimensionnellement stable et mécaniquement résistante, et dont le coefficient de dilatation thermique est égal ou inférieur à celui de la matière constituant le carter ( 7). 2 Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les matières constituant les rotors ( 1, 2) ont un taux de dégazage inférieur à 1 10-2 mbar l/s dans le vide. 3 Pompe selon l'une des revendications 1 ou 2, 15 caractérisée en ce qu'au moins un rotor est en matière plastique avec matière de charge comportant des fibres. 4 Pompe selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'au moins un rotor est en matériau composite, réalisé en technique d'enroulement. 5 Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, pour éviter les accumulations de charges électrostatiques, les matières non métalliques dont les rotors ( 1, 2) sont faits comportent une matière de charge électriquement 25 conductrice, telle que le carbone, par exemple. 6 Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le rapport du diamètre (D) du rotor à l'intervalle (a) entre axes des rotors est supérieur à VE. 7 Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les rotors ( 1, 2) et les roues dentées ( 11, 12) sont situés entre les paliers ( 5, 6). -7 8 Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le carter de la chambre d'aspiration ( 8) et la chambre ( 13) du mécanisme de transmission sont en une seule pièce.