Brevet FR2610047A2 — publié le 19880729

FR 2610047 A2 19880729 FR 8700710 A 19870122 POMPE ALTERNATIVE A PISTON ET PALETTE MUNIE D'UN VOLUME A PROFIL HYDRODYNAMIQUE POUR MATIERES A VISCOSITE ELEVEE La présente demande est une addition au brevet principal déposé le 20 février 1986 sous le n 86.02343. L'invention, objet de la presente demande, se rapporte au pompage de matières fortement visqueuses telles que des matières plastiques du type base de caoutchouc butyl et/ou de polyisobutylène et résentant une viscosite supérieure a 3500 Pa.s (35000 poises). Convenant pour le pompage de matieres fortement visqueuses, de viscosité supérieure a 3500 Pa.s, l'invention convient a fortiori pour des matières moins difficiles a pomper et présentant une viscosité plus faible. Le brevet principal déposé sous le n 86.02343 décrit une pompe alternative a palette ayant un piston coulissant a l'intérieur du corps de pompe, relié a une tige qui s'etend suivant la longueur dudit corps de pompe et qui se termine du côte de l'entrée de la pompe par une palette, ayant des orifices pour le passage de la matiere pompée de l'entrée de la pompe vers sa sortie au travers de cloisons qui partagent la pompe en plusieurs étages et au travers du piston, ayant également des clapets anti-retour associés a certains au moins de ces orifices, du type bille et/ou en forme de bague entourant la tige reliée au piston, cette pompe étant telle que les orifices de passage de la matière sont de section importante et que chaque clapet anti-retour en forme de bague entoure la tige avec un jeu également important. La palette est un disque fixé perpendiculairement å l'extré- mite- libre de la tige, c'est-a-dire celle non reliée au moteur, celle qui plonge dans le réservoir de matiere a pomper. Cette pompe telle que décrite dans le brevet principal donne toute satisfaction et permet d'obtenir des capacités de pompage de l'ordre de 1,5 a 2 kg de matière par minute, alors que précédemment les capacites avec des matieres a haute viscosité.étaient nulles. Cependant, cette pompe telle que décrite dans le brevet principal peut encore être améliorée en vue d'obtenir des performances encore meilleures. La présente invention propose pour cela de disposer a l'extrémité libre de la tige qui traverse le corps de pompe une palette constituée essentiellement par un volume dont la forme est hydrodynamique dans toutes les directions. Suivant une forme de réalisation particulière, cette forme est sphérique ou approximativement sphérique, Avantageusement ce volume hydrodynamique est tronqué au niveau de sa jonction avec la tige qui le porte, est traversé par au moins un trou suivant la direction de la tige et est surmonté par une plaque mobile, montée coulissante sur la tige pour pouvoir s'ecarter dudit volume. L'invention sera maintenant décrite plus en détail en refé- rence aux figures jointes qui représentent : figure 1 : une vue d'ensemble de la pompe telle que décrite dans le brevet principal, figure 2 : une vue de la palette i volume hydrodynamique selon l'invention, figure 3 : une vue de dessus du volume hydrodynamique. La pompe alternative 1 a palette montrée figure 1 comprend un corps de pompe 2 cylindrique ayant une entrée 3 de la matière a pomper å une extrémité du corps de pompe et une sortie 4 de la matière pompée à l'autre extrémité. L'intérieur de ce corps de pompe 2 est séparé en trois étages superposés par des cloisons 5 et 6 qui délimitent un étage d'entrée ou de gavage 7, un étage intermédiaire ou tampon 8 et un étage d'evacuation 9 qui est équipé,dans sa partie proche de l'extrémité du corps de pompe de la sortie 4. A l'intérieur de l'étage d'évacuation 9, se déplace en mouve nuent alternatif un piston 10, grâce à un moteur hydraulique non repré senté sur cette figure, relié audit piston 10 par un arbre 11. Ce piston sépare l'étage d'évacuation 9 en deux chambres dont le volume varie-lorsque ledit piston se déplace : une chambre inférieure 12 et une chambre supérieure 13. Par sa face opposée a celle qui le relie a l'arbre 11, le piston 10 est solidarisé avec une tige 14 qui s'étend suivant l'axe du corps de pompe et traverse ledit corps de pompe jusqu'au voisinage de l'entre 3. A l'extrémité libre de la tige 14 est fixée perpendiculai rement a ladite tige, une palette 15 de section légèrement inferieure à celle de l'intérieur du corps de pompe 2. La section de la tige 14 est inférieure a celle de l'arbre 11 de façon que le volume de la chambre supérieure 13 quand le piston 10 est en position basse extrême soit inférieur au volume de la chambre inférieure 12 lorsque le piston 10 est en position haute extrême, permettant ainsi le fonctionnement a double effet de la pompe. Les cloisons 5 et 6 sont munies d'un orifice pour la traversée de la tige 14 et également de passages tels que 16 et respectivement 17 pour le cheminement de la matière a pomper d'un étage a l'autre. Les passages 16 de la cloison 5 peuvent être obstrués par un clapet anti-retour 18 en forme de bague entourant la tige 14, disposé à l'intérieur de l'étage tampon 8. Ce clapet en forme de bague a des parois extérieures 19 obliques aptes a coopérer avec des parois 20 également obliques appartenant å la cloison 5 et formant siège pour le clapet 18. La bague du clapet 18 sert de guide pour la tige 14. Pour faciliter le glissement, l'intérieur de la bague est pourvu d'un coussinet 21, notamment en bronze. Un ressort 22 est intercalé entre le clapet 18 et la cloison 6 pour aider ledit clapet 18 a se fermer. Le piston 10 est creux et renferme une cavité 23 au travers de laquelle peut progresser la matière pompée. A 11 Intérieur de cette cavité 23 est logé un clapet anti-retour en forme de bille 24. La tige 14 est rendue solidaire du piston 10 par l'intermédiaire d'une tête 25 percée de canaux tels que 26 pour le passage de la matière pompée, ces canaux 26 aboutissant dans un évasement 27 communiquant avec la cavité 23 et conformé de façon à servir de siège pour le clapet anti-retour en forme-de bille 24. La tête de marbre 11, du côté du piston 10 est percée de canaux 28 qui mettent en communication la cavité 23 avec la chambre supérieure 13 de l'étage d'évacuation 9. L'extrémité de l'arbre 11 est percée suivant son axe d'un évidement 29 qui communique avec la cavité 23 et dans lequel est logé un ressort 30 d'assistance à la fermeture des canaux 26 par le clapet anti-retour à bille 24. Un jeu important, de l'ordre de 2 mm mesurés sur le diamètre, et plus généralement compris entre 1 et 2,5 mm est laissé entre le coussinet 21 et la tige 14. Le piston 10 est dépourvu de joints, pourtant trassrques dans les pompes de l'art antérieur, les surfaces dudit piston 10 en contact avec l'intérieur du corps dé pompe 2 étant lisses et revêtues d'une ma tière adaptée au coulissement sans frottement, du type *Téflon" ou "Nylon" marques déposées). Les passages 16 et 17 au travers des cloisons 5 et 6 et égalements les canaux 26 et 28 sont de dimensions importantes comparées aux dimensions habituellement pratiquées dans des pompes de ce type ; ainsi le diamètre de chacun des canaux 26 ou 28 est au moins de l'ordre de 10 vin et de preférence d'au moins 20 nn et dans le mode de réalisation particulier décrit quatre canaux 26 et quatre canaux 28 sont prévus, si bien que la section préférée de passage a chaque niveau est d'au moins 300 mm2 et de préférence d'au moins 1200 mm2. Le passage laissé libre pour la matière 9 l'intérieur de la cavité 23, autour de la bille 24 est tel qu'il n'est pas plus étroit que le passage constitué par la totalité des canaux soit 26 soit 28. Conformément à l'invention, la palette 15 est modifiée par rapport à ce qu'elle est dans le brevet principal. Cette palette 15 est constituée essentiellement par un volume 151 dont la forme est "polyhydrodynamique" c'est-a-dire hydrodynamique dans toutes les directions. Grace cette forme particulière, la palette 15 sous la poussée du moteur non représenté qui actionne la pompe, s'enfonce plus facilement dans la matière à pomper. Cette matière chassée par cette forme flue d'autant plus facilement le long de la paroi de ladite forme pour pénétrer dans l'étage d'entrée ou de gavage 7 de la pompe 1 que ladite forme est plus hydrodynamique. En outre, cette forme "polyhydrodynamique" favorise la progression de la matière a pomper vers le centre de l'espace situé au-dessus de la palette 15, ce qui est bénéfique pour le bon fonctionnement de la pompe et l'augmentation de son rendement et de son débit. En effet, la matiere refoulée préférentiellement au-dessus de la palette 15 est plus facilement remontée par ladite palette dans l'étage d'entrée ou de gavage 7, que si elle était au contraire plutôt chassée vers les parois du réservoir, non représenté, la contenant. Par ailleurs, lors de la remontee de la palette 15 sous l'action du moteur de la pompe, il semble que la forme "polyhydrodynamique" engendre un effet de succion sur la matière a pomper, effet qui évite la création sous la palette 15 d'une cavité vide de matière. Ceci est également bénéfique pour le bon fonctionnement de la pompe et 1 'aug- mentation de son rendement et de son débit, puisque, au début du cycle suivant, lorsque la palette sera à nouveau descendue dans le réservoir contenant la matière à pomper, elle rencontrera immédiatement de la matière. Comme exemple de forme "polyhydrodynamique" on peut citer la forme sphérique ou approximativement sphérique. Avantageusement ce volume 151 est percé d'au moins un trou traversant 152 dirigé sensiblement suivant la direction de la tige 14, c'est-à-dire suivant la direction du mouvement dudit volume lors du fonctionnement alternatif de la pompe. Ce volume 151 est alors tronqué, il est amputé d'une calotte sphérique ou approximativement sphérique au niveau de sa jonction avec la tige 14, laissant ainsi subsister une surface circulaire 153, au travers de laquelle débouch*t) le ou les trous 152, perpendiculaire à la tige 14. Il est associe à une plaque 154 parallèle à la surface 153, montée coulissante le long de la tige 14 de façon à pouvoir s'écarter du volume 151 et libérer les trous 152 ou au contraire s'appliquer sur la surface circulaire I53 et ainsi boucher les trous 152. De préférence cette plaque 154 est sensiblement de même taille que la surface circulaire 153, de façon à pouvoir boucher les trous 152, et de façon également à ne pas constituer un obstacle à la progression de la matière. Avantageusement pour favoriser encore la progression de la matière, les bords de cette plaque 154 sont chanfreines. Chaque trou 152 a de préférence une forme de venturi, c'est-a-dire qu'il a une ouverture 155 large du côté opposé à la plaque 154, et au contraire une sortie 156 étroite du coté de la plaque 154. Le nombre de trous 152 est variable ; un, deux, trois trous 152 peuvent exister. La figure 3 montre une vue de dessus du volume polyhydrodynamique. Une répartition possible des sorties 156 de trois trous 152 dans la surface circulaire 153 apparait sur cette figure. Les entrées 155 daces trous 152 sont représentéJs en pointillés. D'autres répartitions et disposi- tions sont egalement possibles.Les arêtes qui délimitent les trous 152, du côte opposé à la plaque 154, sont vives et coupantes, favorisant le rôle d'emporte-pièce du volume 151 et sa pénétration dans la matière à pomper lors de la descente de la palette dans ladite matière. Ainsi lors de l'enfoncement de la palette 15 constituée d'un volume 151 à profil "polyhydrodynamique", notamment une portion de sphère, traversé par au moins un trou 152, et d'une plaque 154 surmontant le volume 151, les arêtes coupantes qui délimitent chaque trou 152 tranchent une carotte de matiere qui s'engage dans chaque trou 152, et le profil particulier du volume 151 fait fluer et progresser la matière le long de sa paroi pour la diriger dans l'espace situé au-dessus de la palette 15. La matière pressée dans chaque trou 152 du fait de l'enfonce- ment de la palette 15 ressort avec une pression importante par chaque sortie 156 et fait se soulever la plaque 154. Lors du retrait de la palette 15, la plaque 154 se trouve applique contre les trous 152, les obstruant ainsi.Toute la matière qui a traversé le ou les trous 152 ou qui a flué le long du profil 151, et qui donc se retrouve au-dessus de la palette 15, est alors entrée dans l'étage de gavage 7 de la pompe, du fait de la remontée de ladite palette dans le corps de pompe. Cette amélioration de la pompe, objet de la présente demande, permet d'augmenter la capacité de pompage pour une même température d'une matiere donnée, et/ou d'abaisser la température de fonctionnement, et/ou de diminuer la force du moteur de la pompe. La pompe modifiee au niveau de la palette comme décrit cidessus est comme déjà dit dans le brevet principal, avantageusement as sociée avec un plateau de forme conique, chauffant, un tel plateau étant décrit dans la demande de brevet français publiée sous le ne 2 567 448 et dans son addition publiée sous le n" 2 570 322. La description de ce plateau conique chauffant n'est donc pas répétée dans la présente demande. Les éléments de description relatifs à ce plateau sont donc à reprendre dans le document de brevet principal et/ou dans les brevets 2 567 448 et 2 570 322 précités. On constitue donc avec la pompe à palette modifiée et le plateau conique chauffant un ensemble de pompage qui comporte une pompe a palette précédée d'un plateau de forme conique dont elle est solidaire, équipé d'appendices chauffants, muni d'une ouverture d'extraction de la matière à la pointe de la forme conique, ledit plateau étant monté sur un réservoir contenant la matière à pomper et étant pressé contre ladite matière, face concave dirigée vers l'intérieur du réservoir, le corps de la pompe alternative à palette étant inséré dans l'orifice d'extraction du plateau conique chauffant et la palette au cours du mouvement alternatif de la pompe plongeant à l'intérieur du réservoir de matiere dans le volume conique délimité par le plateau conique chauffant. Les éléments de plateau conique ne sont pas représentés sur les figures de la présente demande. Cette pompe ainsi modifiee fonctionne globalement comme decrit dans le brevet principal. Cependant ses capacités, ses possibilités, sont augmentées. REVENDICATIONS 1. Pompe alternative à palette selon l'une des revendications 1 à 10 du brevet principal, caractérisée en ce qu'elle comporte à l'extrémité libre de la tige qui la traverse, une palette (15) constituée essentiellement par un volume (151) dont la forme est hydrodynamique dans toutes les directions. 2. Pompe alternative à palette selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume (151) à forme hydrodynamique est spherique ou approximativement sphérique. 3. Pompe alternative à palette selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le volume (151) hydrodynamique est tronqué au niveau de sa jonction avec la tige (14), est percé d'au moins un trou (152) dans la direction de la tige (14) qui le porte et estsurmonté par une plaque mobile (154), montée coulissante sur la tige (14) pour pouvoir s'écarter dudit volume. 4. Pompe alternative à palette selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque trou (152) a une forme de venturi. 5. Pompe alternative à palette selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que les arêtes de chaque trou (152), du côté opposé à la plaque (154) sont vives et coupantes. 6. Pompe alternative à palette selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la plaque (154) est sensiblement de même taille que la surface tronquée du volume hydrodynamique de façon à permettre l'obstruction des trous (152) et de façon à ne pas perturber l'écoulement de la matière qui flue le long de la paroi du volume hydrodynamique (151). 7. Ensemble de pompage, caracterisé en ce qu'il comporte une pompe alternative à palette selon l'une au moins des revendications précédentes précédée d'un plateau de forme conique dont elle est solidaire, équipé d'appendices chauffants, muni d'une ouverture d'extraction de la matière à la pofnte de la forme conique, ledit plateau étant monté sur un réservoir contenant la matière à pomper et étant pressé contre ladite matière, face concave dirigée vers l'intérieur du réservoir, le corps de la pompe alternative à palette étant inséré dans l'orifice d'extraction du plateau conique chauffant et la palette au cours du mouvement alternatif de la pompe, plongeant à l'intérieur du réservoir de matière, dans le volume conique délimité par le plateau conique chauffant.