Brevet FR2640001A1 — publié le 19900608

Groupe moteur-transmission destiné à ltentrainement d'une rompe rotative, L'invention concerne un groupe moteur-transmission destiné à L'entraînement d'une pompe rotative, notamment d'une pompe haute pression pour des liquides de forte viscosité et sous haute température. L'entraînement des pompes pour colLe à chaud, utilisées notamment dans les machines d'emballage, s'effectue au moyen de moteurs éLectriques qui, compte tenu de la viscosité du produit et de la haute pression nécessaire au refoulement de la pompe, sont obligatoirement des moteurs de forte puissance. En outre, la pompe, Les éléments de transmission et le moteur sont en contact les uns avec les autres, de sorte que le moteur est égaLement porté à haute température et doit être choisi dans une classe appropriée. De pLus, des précautions doivent être prises au démarrage du moteur. En effet, bien que t'on procède tout d'abord au chauffage de la colle figée à température ambiante, jusqu'à la rendre suffisamment fluide en vue de son pompage, il peut se produire que Le démarrage du moteur soit déclenché tandis que la colle est encore figée dans le corps même de la pompe. Pour éviter des détériorations du moteur, on prévoit alors au moins un dispositif de sécurité thermique au niveau de l'enroulement moteur et, le plus souvent, des sondes de température dans te réservoir de colle. Des précautions anaLogues doivent être prises afin de stopper Le moteur Lorsque Le débit au refoulement devient nul, par exemple lorsque tous Les postes d'utilisation sont à l'arrêt. On connaît par ailleurs des dispositifs moteurs pneumatiques pour pompe à coLLe, par exempte du document FR 2 046 863. L'avantage des dispositifs moteurs pneumatiques est qu'iLs sont insensibles aux blocages lorsque la colle est figée, ou encore Lorsque le débit au refoulement devient nul. Dans cet appareil, cependant, la pompe est simplement du type à piston plongeur et non du type rotatif, de sorte qu'on ne saurait y trouver d'enseignement constructif en vue de Rentrai nement d'une pompe rotative. De plus, t'assemblage direct de La pompe et du moteur pneumatique a pour résultat que ce dernier dolt fonctionne sous une certaine température, donc dans des conditions défavorables. La présente invention consiste en un groupe moteurtransmission destiné à l'entraînement d'une pompe rotative pour produits liquides, caractérisé en ce qu'il comprend un vérin pneumatique double effet à deux chambres opposées, une tige de vérin entraînant un équipage de transmission en va-et-vient, un ensembLe de valves d'inversion à deux positions stables commandé par ledit vérin, destiné à mettre sélectivement chaque chambre de vérin en communication avec une source de gaz sous pression et avec L'atmosphère, un organe de transmission en boucle fermée chevauchant une poulie calée sur un arbre mené associé à un arbre de la pompe et une poulie fol Le de renvoi et présentant entre Les poulies des brins parallèles à ta direction de déplacement de L'équipage de transmission, ce dernier portant une paire d'organes d'entraînement unidirectionnels coopérant chacun avec L'un des brins de L'organe de transmission. Ainsi, grâce à L'invention, on peut entraîner de manière simple et efficace une pompe rotative au moyen d'un moteur pneumatique en évitant les inconvénients des systèmes antérieurs. En outre, l'invention prévoit d'interposer entre L'arbre mené du dispositif de transmission et L'arbre de pompe un dispositif de stockage d'énergie élastique, ce qui a pour effet de réduire fortement les variations de La vitesse de rotation du moteur à chaque inversion du sens de déplacement du vérin. La présence du dispositif de stockage et de t'organe de transmission en boucle fermée permet de réduire fortement la trns- mission de chaleur depuis La pompe vers le vérin et l'ensemble de valves d'inversion, de sorte que ces derniers fonctionnent dans des conditions optimales. Les détails et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la Lecture de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue Latérale et en coupe partieLle d'un dispositif selon La présente invention ; - la figure 2 est une coupe horizontale prise sensiblement suivant la Ligne 2-2 à la figure 1 ; et - la figure 3 est une coupe horizontale suivant la ligne 3-3 à la figure 1. La pompe à colle 10, illustrée schématiquement à La figure 1, est d'un type rotatif classique, par exemple à engrenages, apte à puiser de la colle liquide dans un réservoir chauffant 12 et à la refouler sous haute pression dans un circuit de distribution 14 desservant un ou plusieurs points d'utilisation. Le réservoir 12 et le boîtier de pompe 10 sont rendus solidaires par tout moyen convenable et l'ensemble est fixé sur un bâti 16 d'une machine non représentée. La pompe 10 comporte un arbre d'entrée 18 entraîné en rotation par un groupe moteur-transmission 20 objet de La présente invention. Le groupe moteur-transmission 20 comporte un châssis 22 fixé à L'ensemble pompe 10-réservoir 12 à l'aide d'un support intermediaire 24 fixé Lui-même sur le réservoir 12, La solidarisation du châssis sur -le support intermédiaire permettant une orientation quelconque du châssis sur 3600 autour de i'axe de L'arbre d'entrée 18 de la pompe. Un vérin horizontala double effet 26 est monté sur Le châssis 22 sensiblement au-dessus de L'arbre 18. Il comporte un cylindre 28 dans lequel coulisse un piston 30 de vérin qui sépare dans le cylindre deux chambres 32, 34 opposées et qui se pro longe d'un côté par une tige 36 de vérin. La tige de vérin entraîne à son autre extrémité un équipage de transmission 38 en va-et-vient, cet équipage étant guidé par deux colonnes 40 de guidage solidaires du châssis 22 et disposées paralLèlement de part et d'autre de la fige de vérin. Le vérin 26 porte un ensemble 42 de valves d'inversion, composé de deux valves à tirpir à 3 voies/2 positions 44 et 441, Les deux tiroirs 50, 50' étant solidaires et alignés paralLèlement au cylindre 26. Les deux valves 44, 44' ont une structure iden tique : chacune comporte un corps 46, 46', percé d'un alésage 48, 48', dans Lequel coulisse le tiroir 50, 50'. Un orifice d'admission 52, 52', destiné à être relié à une source d'air comprimé, débo-he dans l'alésage 48, 48', ainsi qu'un orifice de travail 54, 54', relié à la chambre correspondante 32 ou 34 du vérin, L'orifice d'admission 52, 52' et l'orifice de travail 54, 54' étant séparés axialement d'une distance d. Un orifice d'échappement 56, 56' débouche également dans L'alésage à une distance axiale de l'orifice de travail sensiblement égale à d. Ici, l'orifice d'échappement est simplement constitué par L'extrémité ouverte de l'alésage. L'alésage 48, 48' porte trois joints d'étanchéité 58, également distants d'une distance d, et Le tiroir 50, 50' comporte deux portées 60 de diamètre réduit. Sous L'action d'un dispositif de manoeuvre 62 qui sera décrit plus loin, les tiroirs 50, 50t de valve sont déplacés ensemble d'une première position dite position "aller", dans laquelle L'orifice d'admission 52 de la première valve 44 est mis en communication avec L'orifice de travail 54, tandis que L'orifice de travail 54' de la seconde valve 44' est mis en communication avec l'orifice d'échappement 56', vers une seconde position, dite position "retour", dans laquelle l'orifice de travail 54 de la première valve 44 est mis en communication avec l'orifice d'échappement 56, tandis que l'orifice d'admission 52' de la seconde valve 44' est mis en communication avec L'orifice de travail 54'. Le vérin 26 porte également un dispositif de manoeuvre 62 deux positions stables, composé dyne tige 64 fixée perpendiculairement aux tiroirs de valve 50, 50' et terminée par un galet 66, d'une bielle 68 articulée à une extrémité sur l'équipage de transmission 38 et portant à son autre extrémité un second galet 70, un ressort à boudin 72 monté par ses deux extrémités sur Le premier 66 et le second 70 galet, et une plaque de maintien 74 percée d'une lumière 76 profilée de manière telle que ses bordures 78, 78' forment des cames de guidage pour le premier et le second galet. La première came 78 de guidage pour Le galet 66 associé à la tige 64 comprend deux encoches 80, 82 écartées d'une distance égale à la course de manoeuvre des tiroirs de valve et séparées par une saillie 84 dirigée vers l'autre came 78'. La seconde came 78' forme une courbe approximativement en quart de cercle et la distance de tout point de cette courbe à l'une ou L'autre des encoches 80, 82 de ta première came 78 est telle que le ressort 72 înterposé entre les deux galets 66, 70 reste constamment comprimé. Cette seconde came 78 se termine par deux coins arrondis 86, 88 de facon à définir deux positions extrêmes pour Le second galet 70, distantes l'une de l'autre d'une distance sensiblement égale à ta course de la tige 36 de vérin, le second galet 70 étant attaqué par La bielle 68 dont L'autre extrémité est montée sur l'équipage de transmission 38. De la sorte, L'équipage de transmission 38 effectue des mouvements de va-et-vient sous L'infLuence des pressions régnant dans les chambres 32, 34 respectives du vérin 26 et l'équipage de transmission 38 inversant les deux valves 44, 44' chaque fin de course par L'intermédiaire du dispositif de manoeuvre 62 à deux positions stables afin d'inverser le régime des pressions régnant dans les deux chambres du vérin et donc d'inverser le sens de déplacement du vérin. Un ensemble convertisseur 90. linéaire/rotatif est monté sur le même châssis 22 que le vérin 26 et: sous ce dernier Il se compose de deux poulies de renvoi 92, 94 à axe verticaL, écartées L'une de L'autre d'une distance au moins égale à la course de l'équipage de transmission 38. Une courroie 96 sans fin chevauche les deux poulies 92, 94 et présente entre elles deux brins rectilignes 96a, 96b paral leles à la direction du vérin. La courroie porte intérieurement des saiLlies 98 régulié- rement espacées pour des raisons qui seront exposées plus loin. Sous L'équipage de transmission 38 est montée une tête 100, sensiblement entre les deux brins rectilignes 96a, 96t de la courroie 96. De cette tête 100 se projettent verticalement vers le bas deux axes 102a, 102b de pivotement qui portent des lames d'entrai- nement 104a, 104b s'étendant obliquement par rapport aux brins 96a, 96b de La courroie et viennent en contact avec L'intérieur de ces derniers par leurs extrémités. Les deux lames 10au, 134b sort 'chinées dans la mrme direction et chacune est sollicitée en appui contre le brin correspondant au moyen d'un ressort 106. Ainsi, lorsque l'équipage 38 se déplace dans une première direction, par exemple vers la gauche lorsqu'on considère la figure 3, l'une des lames, la lame 104b en l'occurrence, vient s'arcbouter contre une des saillies 98 du brin de courroie 96b correspondant, et Le mouvement de L'équipage 38 est transmis au brin 96b en question, ce qui entrain les poulies 92, 94 en rotation dans le sens indiqué (sens des aiguilles d'une montre). Dans le même temps, la seconde lame 104a glisse simplement le long de l'autre brin 96a en sautant les saillies 98 successives en défilement. Les Lames 104a, 104b et les saillies 98 de la courroie 96 constituent donc ainsi un dispositif d'entraînement unidirectionnel de la courroie. Lorsque l'équipage 38 parvient en fin de course et que l'inversion des valves 44, 44' se produit, le vérin entraîne l'équipage 38 en sens inverse, vers la droite Lorsqu'on considère la figure 3. La seconde lame 104a vient alors s'arc-bouter contre une des saillies 98 du brin de courroie 96a correspondant, et le mouvement de l'équipage est transmis a ce brin 96a, ce qui entraîne les poulies 92, 94 toujours dans le même sens. La première lame 104a glisse alors le long du premier brin de courroie 96a en sautant les saillies 98 successives en défilement. Le processus se répète à chaque course en va-et-vient de L'équipage de transmission, dont il résulte que Les poulies sont constamment entrainées en rotation dans le même sens. L'une des poulies 94 est montée folle, tandis que L'autre poulie 92 est associée à l'arbre d'entrée 18 de La pompe par ;'intermédiaire d'un dispositif 106 à stockage d'énergie élastique. Comme illustré à la figure 1, L'axe 108 de La poulie 92 porte une bride d'entrée 110, tandis que L'arbre 18 du moteur, sensiblement coaxial à cet axe, porte également une bride de sortie 112 en regard de la poulie d'entrée. Entre les deux brides d'entrée 110 et de sortie 112 est monté un ressort 114 cylindrique grâce auquel le couple moteur disponible à l'axe de la poulie 92 est transmis à l'arbre d'entrée 18 de la pompe, tout en évitant les variations importantes de couple et de vitesse. En effet, on remarquera qu'a chaque inversion du sens de déplacement du vérin, La vitesse-de rotation des poulies 92, 94 s annule un court instant avant de reprendre sa valeur nominale, fixée par la vitesse de déplacement du vérin. Grâce à L'interposition du dispositif 106 de stockage d'énergie élastique, ces arrêts momentanés des poulies ne sont pas transmis à L'arbre d'entrée 18 de la pompe et cette dernière est entrainee en permanence sensiblement à vitesse et à couple constants. Bien entendu, à partir de L'exposé qui précède, on comprendra que L'invention englobe de nombreuses variantes, par exemple - les valves de commande du vérin pourront être remplacées par une valve unique à 4 V/2 P, - le dispositif de manoeuvre à deux positions stables pourra être remplacé par tout dispositif équivalent, - La courroie sans fin pourra être remplacée par une chai ne, - Le dispositif de stockage à énergie élastique pourra être remplacé par un bloc cylindrique, ou un tube, de caoutchouc ou autre matière élastomère. Le dispositif d'entraînement conforme à L'invention est naturellement protégé contre les surcharges. En effet, lors de la mise en route de l'installation, il convient d'abord de réchauffer le réservoir de colle au moyen d'un rèchauffeur 116 afin de réduire la viscosité de celle-ci jusqu'à une valeur permettant son pompage et sa distribution par des pistolets à colle. Si l'alimentation en air comprimé du vérin est déclenchée alors que la colle est encore figée, tout au moins à l'intérieur de la pompe, la résistance que la colle figée oppose à la mise en rotatif de la pompe est transmise par le d spositif de stockage à énergie élastique à la poulie de sortie du convertisseur linéaire/ rotatif. La courroie est alors empêchée de se déplacer et résiste au mouvement d'entraînement exercé par l'équipage de transmission via L'une des deux lames du dispositif d'engrènement. Le dispositif d'entraînement se déplacera donc avec une vitesse réduite, voire nulle, fonction de la résistance que la colle exerce dans La pompe elle-meme. Lorsque la température de La colle augmente et que sa viscosité diminue, le vérin démarre automatiquement et sans intervent ion extérieure ses mouvements de va-et-vient pour entrainer la pompe. En cas de débit nul à la sortie de la pompe, par exemple Lorsque tous les postes d'utilisation sont inactifs, le vérin poursuit ses mouvements de va-et-vient jusqu'a ce que la pression de refoulement de la pompe atteigne sa valeur limite. La résistance interne à La pompe qui appariait à ce moment-lå est également transmise au vérin, comme précédemment décrit et ce dernier stoppe automatiquement ses mouvements de va-et-vient. Dès que la mise en route d'un poste d'utilisation entraine une chute de pression au refoulement de la pompe, la résistance interne de celle-ci dimi ue et le vérin reprend ses courses de va-et-vient. On constate donc que la consmmation d'air comprimé pour entraîner la pompe est strictement limitée à celle qui est necessaire pour refouler le débit de colle réellement utilisé. Etant donné, également, que le vérin adapte automatiquement sa vitesse de fonctionnement au débit réellement consommé, il n'est pas besoin de prévoir de réservoir tampon de colle sous pression en aval de La pompe. On remarquera que le dispositif conforme à L'invention est particulièrement simple à fabriquer et à assembler. En effet, excepté Les composants internes du vérin1 les tolérances d'usinage et de montage des pièces constitutives ne sont pas critiques ; notamment, il n'est pas exigé un alignement parfait du vérin et de l'ensemble à poulies et courroie sans fin. De meme, l'alignement entre l'axe de la poulie de sortie et l'arbre d'entrée de la pompe peut être relativement sommaire gracie à la présence du dispositif à stockage d'énergie élastique. Le montage de I'ensemble avec possibilité de rotation sur 3600 autour de L'arbre de pompe est avantageux en ce qu'il permet d'orienter le vérin dans toute direction ou l'on dispose de place à cet effet. IL permet notamment de placer le vérin hors des zones où L'accès est nécessaire, par exemple des trappes de visite 120 au réservoir de colle ou à ta pompe. Enfin, on notera que la tige de vérin 36 diminue légé- rement la surface utile de travail dans la seconde chambre de vérin 34. On peut se contenter de la Légère différence de vitesse qui en résulte pour te piston dans ses mouvements dans un sens ou l'autre. Si l'on désire égaliser ces vitesses, on peut soit prolonger La tige de vérin afin qu'elle traverse également ta première chambre 32, ou encore, monter un réducteur de pression (non représenté) dans le conduit qui relie l'orifice de travail 54 de La première valve 44 à cette chambre. REVENDICATIONS 1. Groupe moteur-transmission (20) destiné à l'entrainernen d'ure pompe rotative (10) pour promu tus liquides, caractérise en ce qu'il comprend : un vérin pneumatique double effet (26) à deux chambres opposées (32, 34), une tige (36) de vérin entraînant un équipage de transmission (38) en va-et-vient, un ensembLe (42) de valves d'inversion (44, 44') à deux positions stables commandé par ledit vérin (26), destiné à mettre sélectivement chaque chambre de vérin (32, 34) en communication avec une source de gaz sous pression et avec l'atmosphère, un organe de transmission (96) en boucle fermée, chevauchant une poulie (92) calée sur un arbre mené (108) associé à un arbre (18) de la pompe et une poulie (94) folle de renvoi et présentant entre des poulies des brins (96a, 96b) parallèles à la direction de déplacement de l'équipage de transmission (38), ce dernier portant une paire d'organes d'entraînement (104a, 104b) unidirectionnels coopérant chacun avec l'un des brins (96a, 96b) de L'équipage de transmission. 2. Groupe moteur-transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de transmission consiste en une courroie (96) dotée de saillies (98). 3. Groupe moteur-transmission selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'équipage de transmission (38) porte des lames d'entraînement (104a, 104b) articulées autour d'axes (10Za, 102b), lesdites lames s'étendant obliquement par rapport aux brins (96a, 96b) de courroie et étant sollicitées élastiquement en contact avec des derniers. 4. Groupe moteur-transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le vérin (26), la tige de vérin (36), L'équipage de transmission (38), l'ensemble (42) de valves d'inversion, l'organe de transmission (96), la poulie folle (94) et la poulie menée (92) sont montés sur un châssis (22) orientable sur 3600 autour de L'axe de L'arbre d'entrée (18) de La pompe (10). 5. Groupe moteur-transmission selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un dispo sitif -(106) à stockage d'énergie- êLatique interposé entre la poulie menée (92) et L'arbre d'entrée (18) de la pompe (10). 6. Groupe moteur-transmission selon la revendication a, caractérisé en ce que le dispositif (106) à stockage d'énerci élastique consiste en un ressort (114) cylindrique monté entre d=ux brides d'entrée (110) et de sortie (112) solidaires de la poulie menée (92) et de L'arbre (8) d'entrée de la pompe, respectivement. 7. Groupe moteur-transmission selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif (106) à stockage d'énergie élastique consiste en un bloc cylindrique ou tubulaire en caoutchouc ou en matière élastomère.