Brevet FR2633673A1 — publié le 19900105

La présente invention concerne une pompe volumique hélicoïdale a déplacement positif de fluide dont la cellule capsulaire est composee de deux pièces formant un engrenage intérieur de telle sorte que le stator, élément externe, ait une dent de plus que le rotor élément interne, et, que dans une section transversale quelconque, chaque dent du rotor soit en contact avec le stator. Le stator en élastomère peut etre soit collé à l'intérieur d'un tube porteur, soit flottant c'est à dire supporté par une collerette souple qui est elle-même attachée a un tube porteur. Ces pompes peuvent être mises en oeuvre suivant deux modes de rotation possibles; soit la rotation s'effectue dans le même sens que le pas de l'hélice, c'est à dire comme si on essayait de visser l'arbre rotorique dans la gaine statorique, dans ce cas le déplacement du fluide se fait en remontant à l'inverse du sens de l'hélice qui est également le sens inverse du vissage de l'arbre dans la gaine, soit la rotation s'effectue dans le sens inverse du pas de l'hélice, c'est à dire comme si l'on dévissait l'arbre dans la gaine, dans ce cas le déplacement du fluide se fait en descendant dans le meme sens que l'hélice qui est également le sens du déplacement de vissage arbre-gaine. Pour que l'ensemble capsulaire puisse avoir un régime de fonctionnement stable, il est nécessaire de remplir les conditions de liaison mécanique suivantes entre le rotor et le stator: - d'une part il faut que le mouvement de rotation d'arbre dans la gaine soit réalisé au moyen d'une transmission souple autorisant la réalisaticn du phénomène de " nutation " entre les axes des deux pièces, c'est à dire un mouvement excentrique d'une pièce par rapport à l'autre. - d'autre part il-faut que le dispositif de liaison entre les deux pièces résiste aux sollicitations de déplacement axial provenant, d'une part de la poussee manique due au frottement de l'hélice ( action de vissage ou de devissage ), d'autre part de la poussée hydraulique due à la différence de pression entre les deux extrémités de la partie rotative. L'un des problémes que l'on rencontre dans les pompes de ce type est l'usure de l'élastomère qui engendre une perte d'étanchéité des cellules capsulaires et réduit les performances de débit et de pression. L'ensemble rotor-stator peut être fabriqué soit en hélice de pas à droite, soit hélice de pas à gauche; le mode dtassemblage est choisi pour un sens de rotation donné et un sens de circulation de fluide donné. I1 est possible d'inverser le mouvement du fluide dans une pompe en changeant le sens de rotation, cependant, cette méthode impose les contraintes suivantes: il faut, d'une part, disposer d'un accouplement qui puisse transmettre le couple d'entrainement dans les deux sens (ce qui n'est pas le cas d'un filetage), d'autre part, incorporer à la transmission un système de butée supportant la poussée axiale dans les deux sens. L'objet de l'invention est d'apporter une amélioration à l'usage des cellules de pompes en y incorporant, d'une part, un système de serrage perrmettant de compenser l'usure de l'élastomère, d'autre part, un système permettant la mise en oeuvre par une extrémité de l'ensemble capsulaire ou par l'autre suivant que l'on désire travailler en aspiration ou en refoulement. Le premier dispositif suivant l'invention permet de compenser l'usure interne de la partie élastique en remplaçant le tube porteur enserrant la gaine par deux demi-coquilles, de même forme, non joIntives, que l'on peut rapprocher à volonté comme des machoires afin de comprimer l'élastomère; ceci a pour effet d'augmenter le serrage entre l'arbre et la gaine, serrage que l'on peut effectuer soit au moyen d'un collier entourant l'ensemble, muni d'un serre-joint, soit au moyen de vis prenant appui sur les coquilles. Selon une variante, les deux demi-coquilles épousant la forme cylindrique de la gaine peuvent être reliées entre elles par une charniere, disposée le long d'une jointure des deux pièces, laissant, suivant l'autre Jointure, diamètralement opposée, un espace destiné au serrage. Selon une autre variante, ia gaine est enveloppée d'un tube souple fendu suivant une génératrice qui peut être fermé par des colliers de serrage Un second dispositif suivant l'invention consiste à amenager l'arcure rcroriqu- a chacune de ses extrémités pour recevoir un système d'accouplement permettant un entrainement rotationnel en sens inverse; c'est a dire un systeme permettant la rotation daca un sens à une extrémité. et un système entrainant la rotation en sens inverse à l'autre ex rémité. Ce système peut être matérialisé par un filetage à droite d'un côté et un filetage à gauche de l'autre.Cette disposition permet d'utiliser une même cellule pour réaliser deux fonctions; par exemple. pour ~certaines applications, injecter du fluide dans une canalisation. pu s, dans une autre utilisation où la cellule est Inversee. travailler en aspiration pour faire remonter du fluide dans une canalisation. Les dessins annexes illustrent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. La figure 1 représente en perspective une cellule dont la gaine est partiellement coupée suivant un plan diamétral axial. La figure 2 représente, en coupe, le montage d'une cellule lors d' une utilisation suivant un dispositif de pompage d'injection de fluide dans une canalisation. ta figure 3 représente, e coupe, le montage d'une cellule lors d'une utilisation en pompage suivant un dispositif d'aspiration dans une canalisation. La cellule formant le corps de pompe représenté a la figure 1 comporte: d'une part, un arbre rotatif (1) presentant deux extrémités (2) et (3) desquelles sortent des embouts filetés (4) et (5) ayant un pas de vis de sens opposé, par exemple filetage pas à droite a une extrémité et filetage pas à gauche à l'autre extrémité, ces embouts servent de support a, l'assemblage d'un élément de liaison souple autorisant une rotation non concentrique du rotor dans le stator, d'autre part, une gaine statorique extèrieurement cylimdrique (6) en élastomère entourée d'une armature cylindrique métallique constitué de deux demi-coquilles (7) et (8), non jointives, maintenues en place par un collier de serrage (9). Le montage d'une pompe d'injection représentée à la figure 2 comporte: une bride d'entrée (10) et une bride de sortie (11) reliees entre elles par des tiges d'assemblage (12) qui maintiennent la cellule, un système d'accouplement constitué essentiellement par, un arbre d'entraînement (13), un élement de liaison type cardan ou accouplement élastique (14), et un boitier (15) muni de roulements servant au guidage de cet arbre ainsi qu'à faire opposition å la poussée axiale du rotor. te montage d'une pompe d'aspiration représentée a la figure 3 comporte: une bride (16! servant de réceptacle pour l'entrez du fluide, une bride de sortie (17) supportant la canalisation de remontée du fluide. ur. système d'entrainement constitué par des tiges filetées (18) assemblées sans guidage afin d'autoriser un débattement excentrique du rotor.La pousse axiale du rotor oui s'effectue vers l'entrée du fluide est compen.---ee par un arbre (l- muni d'un cardan (20) reposant sur une bille formant un pivot t2ij situé dans l'axe de la canalisation et reposant sur une bride transversale (22!, le maintien de l'arbre dans le logement nu pivot est assuré par un guidage cônique (23). Une pompe de ce type qui reçoit un couple moteur engendre la pression necessaire au déplacement de fluide; inversement. si l'on force la circulation de fluide au travers de la cellule, on produit un couple moteur. L'invention perme con. de réaliser aussi bien des pompes que ce moteurs hydrauliques. REVENDICATIONS 1) Cellule de pompe ou de moteur volumique hélicoïdal a déplacement positif de fluide composée de deux pièces formant un engrenage interieur de telle sorte que. le stator, élément externe, ait une dent de plus que le rotor élément interne, et que dans une section transversale quelconque, chaque dent du rotor soit en contact avec le stator, caractérisée en ce que, d'une part, l'arbre rotorique (1) comporte a chacune de ses extrémités, (2) et (3), des éléments de liaison, (4) et (5), permettant un entrainement rotationnel en sens inverse, c'est a dire une rotation dans un sens à une extrémité et une rotation dans l'autre sens à l'autre extrémité, système d'entrainement qui comporte soit en amont soit en aval de la cellule de pompe une butée permettant de contenir la poussée axiale du rotor, d'autre part, une gaine statorique en élastomere (6) entourée d'une armature formée de deux demi-coquilles cylindriques r7) et (8) non jointives maintenues en place par des éléments de serrage (9). 2) dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les éléments de liaison (4) et (5) sont des embouts filetés avec un pas de vis à droite a une extrémité et un pas de vis à gauche à l'autre. 3' Dispositif suivant la revendicat on 1 caractérisé en ce que la gaine statorique (6) e elastonere est ceinturée d'une armature formée de deux demi-couilles mètalliques (75 et (8) non jointives maintenues entre elles par des colliers de serrage (9). 4) Distositif suvant ia revendication (1) caractérisé en ce que les ceux nemi-coquilles t} et (8) sont reliées entre elles par une charniere. 5) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la gaine statorique (6) en élastomere est enveloppee d'un tube souple fendu suivant une génératrice pouvant être serré par des colliers extérieurs (O). 6) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la poussée axiale, lorsqu'elle s'exerce vers l'extrémité libre de l'arbre rotorique, est compensée par un arbre (19), muni d'un système souple de type cardan (20), prenant appui sur un pivot (21) situé dans l'axe de la canalisation et reposant sur une bride transversale (22).- le maintien de l'arbre dans le logement du pivot est assuré par un guidage cônique (23).