Brevet FR2646882A1 — publié le 19901116

- DESCRIPTION - Cette invention a trait aux pompes et particulièrement aux pompes mises verticalement dans des bacs pour extraire de ceux-ci les produits chimiques dangereux et (ou) corrosifs qu'ils contiennent afin de les transférer ailleurs avec un maximum de sécurité. Selon l'invention, une pompe centrifuge (ou autre) à entraînement magnétique, et un moteur électrique - avantageusement supportés par une colonne tubulaire et une plaque d'assise - forment,-par leur ensemble, un groupe unitaire étudié pour être étanche avec la particularité d'avoir un moteur et son coupleur de transmission rapidement remontés ou descendus dans le fond de la colonne afin de pouvoir etre visités.... de telle façon que la pompe ellemême puisse rester en place dans le liquide dans lequel elle baigne. L'on connaît bien les systèmes de pompes à accouplement magnétiques secs t Zimmermann US Patent 21.3.78 - Robert Carter US Pat 17.1.61 - Tokheim Coup. Deutsches Pat 8.6.56 3 ou bien immergés et refroidis par liquides annexes C Renneroder Kunststoff Werke 28.8.72 - Ekman (EP 843162) - Albert Blum Deutsches Pat 1.1O.68 voire le nO 2.62O.776 français (87.13252). Toutefois, les nouveautés du système présenté permettent d'avancer dans une voie nouvelle.D'abord le système est plus fiable (s'appliquant à des utilisations mettant en oeuvre des matériaux modernes tels que plastiques spéciaux... donc plus résistants chimiquement) et ensuite il permet une intervention instantanée en deux points vitaux de la pompe: son mouvement de rotation et la transmission de ce mouvement. L'invention comprend, au surplus, les caractéristiques qui vont être décrites et qui sont représentées, à titre d'exemple de réalisation, dans les dessins schématiques annexés. La FIGURE 1 est une vue en élévation d'un équipement de pompe verticale magnétique immergée placé sur un trou d'homme de bac. La FIGURE 2 est une vue partielle de la colonne en sa partie basse montrant la liaison avec la lanterne supportant l'ensemble de transmission. La FIGURE 3 est une vue en coupe montrant la partie hydraulique et magnétique de la pompe sans moteur ni coupleur magnétique de transmission du mouvement. la FIGURE 4 est une vue de l'ensemble transmettant le mouvement & la partie hydraulique de la pompe. La FIGURE 5 montre la fixation de l'ensemble de transmission sur la lanterne-colonne. La FIGURE 6 montre le guidage et la fixation de l'ensemble de transmission. La FIGURE 7 est une vue de l'ensemble de l'équipement de pompe monté en partie haute et qui permet l'aspiration et le refoulement de l'air grace à un conduit orientable. La FIGURE 8, analogue à la FIGURE7, est un schéma explicatif du circuit d'air de refroidissement La FIGURE 9 est une vue analogue à la figure 7 ci-dessus montrant l'ensemble de cet équipement permettant d'amener et de refouler cet air de refroidissement par des conduits fixes mais pouvant être isolés, assurant - ainsi - la parfaite étanchéité de l'en- semble avec le bac dans le cas d'incident survenu à la pompe. La FIGURE 18 est une vue en coupe de la partie basse de la pompe qui montre sa protection mécanique contre les éraflures du sol. La FIGURE 11 est une vue en coupe montrant les tirants serrant la partie hydraulique. Comme le montre la fig. 1, l'équipement comprend la pompe (1), un moteur électrique étanche à l'eau et aux poussières fines ou anti-déflagrant (2), supportés à partir d'une plaque de base (3) par un ensemble tube (4) + lanterne (5). Le tube (4) fait office de colonne sèche, en contact avec le produit à pomper par son extérieur et en contact avec de l'air ambiant par son intérieur. L'équipement est descendu dans un bac jusqu'à se poser par sa plaque de base (3) sur un siège souple placé sur la bride (lÀ) d'un trou d'homme du bac. L'ensemble est étanche en sa partie haute par serrage de boulons ou autres systèmes répartis tout autour de la plaque de base (3) qui peut être de forme géométrique variable. La colonne montante (4) est raidie dans ses parties supérieure et longitudinale par des nervures soudées à la plaque de base (3). Comme le montre la fig.2, en sa partie inférieure, cette colonne (4) reçoit, par soudage, la pièce (5) appelée lanterne dans laquelle on a foré plusieurs trous filetés destinés à recevoir des tiges (6). Cette lanterne peut - ou non - recevoir un usinage en sa partie basse permettant, alors, d'y loger un joint torique (7) de nature et dimensions compatibles avec le fluide contenu par le bac. Comme le montre la fig. 3, il s'agit maintenant de fixer par les tiges (6) la partie hydraulique de la pompe à la colonne-lanterne (4-5) afin d'éviter toute entrée de liquide, par le bas, dans I' ensemble ainsi constitué. La partie hydraulique de la pompe est celle d'une pompe magnétique ordinaire composée, nécessairement, d'un corps (8), d'une turbine à coupleur magnétique (9) et d'un "bol" (18). La turbine tourne "fou" dans l'ensemble corps-bol qui est clos; aucune partie du fluide aspiré par la turbine ne peut s'échapper par ailleurs que le conduit de sortie prévu n cet effet sur le corps et, surtout pas vers la partie arrière constituée par la colonne-lanterne (4-5). Ces ensembles magnétiques existent déjà et se trouvent dans le commerce industriel. Pour permettre à la turbine magnétique (9) d'entrer en rotation, il est nécessaire de placer autour du bol (1) qui la contient, un coupleur homonyme et compatible avec elle permettant, par ses aimants permanents, d'avoir une interaction magnétique destinée à assurer un "lien" ou "couplage" transmettant le mouvement de rotation du coupleur à la turbine, et ce, au-travers de la paroi du bol qui contient la turbine. Là encore-ce coupleur externe peut se trouver en commerce industriel. La fig.4 montre donc qu'un coupleur externe (11) et co-axial à la turbine, est suspendu au bout de l'arbre d'un moteur - électrique dans la plupart des cas mais aussi pneumatique - et lié à lui par1 clavette (13) et vis (14) + rondelles (15). Le moteur est équipé à sa partie arrière d'un collier de serrage (19) surmonté, en son centre, d'un anneau (18). La fig.5 est une vue qui montre que le moteur (2) est fixé à la pièce (16) appelée "piston" par lcs vis (17). Le piston a un diamètre extérieur plus petit que le diamètre interne de la colonne(4); il peut donc coulisser librement à l'intérieur de celle-çi de sorte que l'ensemble réalisé ci-dessus peut être sorti en tirant sur l'anneau (18) du collier de manutention (19) du moteur. Pour cela on peut employer une tige rigide (ou une corde) munies d'un crochet. Lorsque l'on va replacer l'ensemble décrit çi-dessus dans sa position d'origine, le centrage se fera automatiquement grâce au cône interne de la lanterne (5) qui a un angle différent du cône externe du piston (16). Le jeu, nécessaire et suffisant, entre 5 et 16 est prévu pour obtenir un centrage correct du coupleur (11) par rapport à la turbine (9). Ceci constitue une grande nouveauté pour une pompe verticale. En effet, de cette manière il va être possible de visiter l'état d' un coupleur magnétique ET de son moteur d'entraînement sans avoir à extraire la pompe complète hors du bac qui la contient. Cette innovation évite un travail de manutention délicat et toujours dangereux, évite, aussi, d'avoir à neutraliser la pompe qui se trouve en contact avec des produits corrosifs, toxiques ou bien polluants. Grâce à ce système, il est possible d'intervenir directement sur la mécanique transmettant le mouvement de rotation à la turbine et, comme la pompe fait partie intégrante du bac par sa partie haute,on ne peut craindre de fuite de vapeurs nocives vers -l'at- mosphère. La fig. 6 montre le système permettant de retrouver le centrage correct de l'ensemble piston/moteur/coupleur (2+11+16) après qu' il fut sorti de la colonne (4). A cet effet, il est prévu 2 trous filetés dans la lanterne (5). Ces trous sont diamétralement opposés. De même, en vis-à-vis, 2 trous lisses, un peu plus grands en diamètre que les 2 ci-dessus,sont forés dans le piston (16). Les 2 trous de la lanterne (5) reçoivent 2 tiges filetées (2) qui ont une longueur égale à celle de la colonne (4).Ces 2 tiges (2) sont à demeure dans la lanterne (5) et servent: - d'abord å guider longitudinalement le piston (16) -ensuite, reçoivent 2 tubes filetés (21) eux aussi de longueur égale à celle de la colonne (4) et qui viennent "coiffer"les tiges (2) en se vissant sur elles. Ainsi, le système piston/ moteur/coupleur se trouve bloqué sur la lanterne (5). Avec cette nouveauté, on évite, ainsi, tout mouvement d'un ensemble par rapport à l'autre durant le transport ou les manutentions et on élimine, en même temps, toute éventuelle vibration durant le fonctionnement de la pompe. Dans la construction représentée par la fig. 7, la plaque de base (3) reçoit un chapeau (22) construit en PVC ou en acier suivant le cas. Ce chapeau a plusieurs fonctions: - éviter les entrées accidentelles de liquide dans la colonne (4) (eaux de lavage par ex.) - éviter les entrées d'eaux pluviales ainsi que celles de corps étrangers; - capter l'air réchauffé par le fonctionnement du moteur et le canaliser vers l'extérieur; - capter l'air ambiant permettant au moteur de se refroidir. Ce chapeau (22) est solidaire de la plaque de base (3) par des vis (23) en nombre suffisant qui assurent l'étanchéité par serrage d'un joint caoutchouc (24) de qualité et épaisseur correctement choisies. Le chapeau (22) reçoit une tubulure évasée (25) en PVC ou en métal, soudée sur le centre de sa partie supérieure. Cette tubulure (25) Va réaliser la liaison démontable entre le coude (26) d'aspiration de l'air frais ambiant et la cheminée de respiration (27). Celle-ci, a sa partie supérieure qui s'emboîte dans la tubulure (25) et sa' pârtie inférieure évasée à la dimension du collier arrière (19) du moteur (2) ... là ou se situe le ventilateur. En sa partie basse, cette cheminée (27) "coiffe" le moteur. Comme le montre la fig. 8, l'air frais ambiant est aspiré par le ventilateur du moteur situé au fond de la colonne (4) par l'orifice formé par le coude (26), véhiculé par la cheminée (27) pulsé sur la carcasse du moteur qu'il refroidit en se charaeant des calories engendrées par le fonctionnement du moteur. L'air; ainsi réchauffé, est refoulé vers le haut par la vitesse de circulation dûe au ventilateur et par différence de densité C'est l'intérieur de la colonne(4) qui sert alors de conduit de refoulement jusqu'au chapeau (22). Celui-ci, qui possède 1 ou 2 orifices inclinés et diamétralement opposés, fait obstacle à 1' air en sa partie haute parce que fermée. Alors l'air chaud est ainsi obliaatoirement expulsé par les orifices inclinés en question qui sont sur les côtés. Comme le montre également la figure 7, les orifices d'entrée et de sortie de l'air (sur coude 26 et chapeau 27) sont coupés de biais pour éviter les entrées d'eau et sont équipés de grilles en plastique qui permettent à l'air de circuler mais qui évitent toute entrée de corps étrangers aenre papiers, feuilles oiseaux etc... De plus, il est à remarquer que le coude (26) s'emboîte sirple -ment sur la tubulure (25) et offre, de ce fait, la possibilité d'être orienté sur 3600 en fonction des vents dominants, ce qui constitue une nouveauté. La fig. 9 montre une variante du chapeau (22). Celui-ci possède toujours un coude d'aspiration d'air ambiant (28) mais il est fixe, soudé sur la partie supérieure et porteur d'une bride plate (29) normalisée de la série PN 16 du commerce... ellemême soudée sur le coude . Par ailleurs, il n'y a qu une sortie d'air réchauffé. Cette sortie (30) est droite, horizontale, soudée perpendiculairement à la périphérie du chapeau et porteuse d'une bride (31) identique en tous points à 29 ci-dessus. Le chapeau est construit coplèteent en une matière résistant aux vapeurs de liquide contenu dans le bac. Les 2 brides (29+30) recoivent,chacune,une vanne du commerce pouvant être raccordées à 35 un réseau d'assainissement ou de dégazage. Cette variante du chapeau (22) est une nouveauté qui permet, lorsque l'on a un incident sur la pompe Rupture de bol (10) ou fuite au joint (7)3 de CONFINER les vapeurs produites par le fluide qui envahissent l'intérieur de la colonne (4). Il suffit, pour cela, de fermer 40 les 2 vannes placées sur les brides 29 et 30. Le câble électrique d'alimentation moteur (2) traverse le chapeau par un presse-étoupe ou une traversée de cloison étanche (32) qui resiste aussi aux vapeurs émises par le fluide. La fig. 10 est une vue en coupe qui montre comment la partie basse de la pompe est protégée mécaniquement des éraflures provo quées par les manutentions. Il s'agit de protéger la visserie de serrage de l'ensemble ainsi que le corps de pompe. I1 est donc prévu que la bride (33), qui assure la répartition de l'effet de serrage à l'ensemble hydraulique, a une prolonge annulaire soudée (34). Le diamètre choisi est suffisant pour permettre le passage d'une clé permettant le serrage de la visserie ainsi protégée. Selon la fig. 11, la bride (33) vient prendre appui sur la partie basse du corps (8). Cette bride (33) porte des trous en nombre suffisant permettant le passaae de aoujons ( 6). Chaque goujon est fileté à ses extrémités. D'un côté il se visse dans la lanterne (5) et, de l'autre, il recoit 1 rondelle plate (36) faisant appui à un écrou H (37). Ces pi-éces sont de diverses nature suivant les matériaux utilisés pour la réalisation de la pompe. Ils sont en inox ou acier noir Dour les pompes en métal ou bien en acier SURMOULE de résine de polyvinylydène fluoré pour les pompes en plastiques. Cette technique de visserie plastique en cette qualité constitue une nouveauté mais nécessite un serrage à la clé dynamométrique avec très faible couple R E V-E N D I C A T I O N S 10) Dispositif de pompage permettant de pomper des liquides chimiques dans des bacs du type comportant une pompe (1) et un moteur (2) associé à elle supportés par un tube-colonne (4) plongeant dans le liquide, l'intérieur du tube-colonne (4) recevant, en sa partie basse fermée (5), une pompe (1) à entraînement magnétique du commerce placée en position verticale; destinée à donner du mouvement au fluide dans leauel elle baigne par l'intermédiaire d'une turbine (9) associée à un coupleur (11), caractérisé en ce que le moteur (2) auquel est suspendu le coupleur (11) est fixé sur un piston (16); 20) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le piston (16) coulisse librement à l'intérieur de la colonne (4); 30) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par la forme inférieure inclinée du piston (16) telle qu'elle permet un centrage automatique de celui-ci par rapport à l'axe de la pompe. 40) Dispositif selon les revendications 1 - 2 et 3 caractérisé en ce que la position du piston (16) est déterminée par les deux tiges filetées (20) qui sont vissées dans la lanterne-siège (5). 50) Dispositif selon les revendications 3 et 4 caractérisé en ce que le piston (16) est immobilisé par deux tubes (21) qui se vissent sur les deux tiges (28) de sorte que le mot eur (2) le coupleur (11) et le piston (16) peuvent être tirés hors de la colonne (4) sans qu'il soit nécessaire d'extraire hors du bac llens- emble pompe tel que défini, que ce bac soit plein ou vide, et les remettre. 6 ) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le ventilateur du moteur (2) aspire l'air ambiant par un coude orientable (26) situé sur un chapeau (22) fixé sur la plaque de base (3) et refoule cet air par deux ouïes latérales situées sur le chapeau lui-même. 70) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le ventilateur du moteur aspire l'air ambiant à partir d'un coude fixe (28) et que cet air réchauffé ne s'évacue que par un seul orifice (3) de sorte que l'on peut confiner l'intérieur de la pompe en serrant deux vannes d'isolement sur les brides (29 et 31) soudées sur les conduits (28 et 3) ci-dessus, ou raccordant le coude (28) et l'orifice (3) à un réseau d'assainissement 80) Dispositif selon revendication 1 en ce que la base de la pompe, sa partie hydraulique et les organes de serrage (6 + 36) et (37) sont protégées mécaniquement des chocs, éraflures et autres par une jupe (34) soudée sur la bride de serrage (33)