Brevet FR2637947A1 — publié le 19900420

La présente invention est relative à une pompe à palettes pour le traitement de substances alimentaires liquides, comme par exemple le lait et ses dérivés, et en particulier une pompe utilisée dans un dispositif pour fouetter la crème au moyen d'un texturisateur. Des pompes de ce genre sont largement em- ployées dans les magasins ou les communautés o il est nécessaire de préparer rapidement et à la demande des quantités données de crème fouettée, glaces ou autres produits semblables, en observant en même temps les conditions d'hygiène les plus rigoureuses pour le pro- duit. Les pompes à palettes connues, employées ac- tuellement dans ces dispositifs, sont du type comprenant un stator en forme de corps cylindrique creux, dans le- quel un rotor est monté tournant, en position désaxée, avec des palettes poussées élastiquement vers l'extérieur. Le stator est pourvu de conduits d'aspiration et de refoulement du produit, et le rotor est pourvu d'un arbre relié à l'arbre d'un moteur d'actionnement, habituellement de type électrique, au moyen d'un joint à accouplement rapide. Ces pompes doivent répondre, non seulement aux exigences normales d'économie et d'efficacité, mais aussi à celles d'un montage aisé pour des opérations de net- toyage fréquentes, ainsi que d'une étanchéité absolument parfaite afin d'éviter que le liquide alimentaire s'infiltre le long de l'arbre de la pompe et/ou de l'arbre moteur. Tenir compte de ces exigences entraine dans les pompes de la technique connue quelques inconvé- nients qui limitent les performances des dispositifs et les rendent coûteux et d'emploi peu rationnel, en entrai- nant dans certains cas même des problèmes d'hygiène sani- taire. Un premier inconvénient dérive du fait que, en travaillant avec des substances alimentaires, comme de la crème ou des produits semblables, susceptibles de fermen- tation avec production de bactéries, il est extrêmement important d'éviter que le produit traité s'infiltre dans les jeux entre stator et arbre de pompe et arrive jusqu'à l'arbre moteur; dans ce cas, en effet, le produit, sta- gnant et fermentant, pourrait contaminer la substance alimentaire employée par la suite. Afin d'éviter ces pro- blèmes, les pompes connues prévoient l'emploi de presse- étoupe, ou dispositifs de maintien semblables, dans l'accouplement entre stator.et rotor. Cependant lesdits presse-étoupe ne sont pas toujours à même de résoudre le problème, aussi bien à cause de leur perte d'efficacité par usure, que du fait qu'en tout cas la distribution des pressions à l'intérieur du stator peut facilement permettre la forma- tion d'espaces d'accumulation, avec problèmes de net- toyage conséquents. Il a aussi été proposé de prélever le liquide en amont du presse-étoupe, c'est-à-dire de faire débou- cher le conduit de refoulement de sorte que la zone du presse-étoupe reste essentiellement en dépression, dans le but de remettre en circulation le produit qui s'est infiltré éventuellement dans ladite zone provenant du re- foulement de la pompe. Cette disposition présente pour- tant l'inconvénient de créer un parcours à labyrinthe qui provoque des pertes de pression élevées et donc réduit le rendement de la pompe. Un autre inconvénient des pompes de ce type consiste en ce que, pour le fonctionnement optimal de la pompe, il est extrêmement important d'éviter des jeux ex- cessifs entre les parties fixes et les parties tournantes par conséquent, le rotor doit être placé le plus près possible du stator sans pourtant frotter sur lui pour éviter le risque de grippage ou en tout cas de détériora- tion des parties. Cette exigence impose une précision très élevée dans la réalisation et le montage entre sta- tor et rotor, avec l'emploi de paliers de précision et d'autres artifices qui augmentent d'une manière démesurée le coût de la pompe, sous peine, dans le cas contraire, de la perte de caractéristiques suffisantes de sûreté et durée dans le temps. Le but de la présente invention est de ré- soudre les problèmes précités, et en particulier d'éliminer le danger de pertes et de stagnation de la substance traitée, en évitant les inconvénients dérivant de l'usage de presse-étoupe, et garantir un accouplement optimal entre rotor et stator sans avoir recours à des réalisations de précision complexes. Ces buts sont atteints au moyen de l'invention qui concerne une pompe à palettes, en particulier pour substances alimentaires, comme le lait et ses dérivés, ladite pompe comprenant un stator en forme de corps cy- lindrique creux pourvu d'un conduit d'aspiration et d'un conduit de refoulement et un rotor comprenant un tambour équipé de palettes, supporté de manière tournante en po- sition désaxée à l'intérieur du stator et monté sur un arbre reliable à un moteur d'actionnement, caractérisée en ce que ledit conduit d'aspiration se trouve en même temps en communication hydraulique directe aussi bien avec la chambre d'aspiration de la pompe qu'avec au moins un point du siège de logement dudit arbre et/ou dudit tambour. En outre, d'après une configuration préférée, la pompe selon l'invention est caractérisée en ce que le- -dit rotor prévoit un revêtement superficiel de matière plastique antifriction, au moins dans ses parties suscep- tibles d'entrer en contact avec le stator. Cette matière plastique est constituée de pré- férence par des résines polysulfoniques ou polycétoniques telles que celles nommées PES, PEK et PEEK produites par ICI (Imperial Chemical Industries). Ces caractéristiques et avantages de l'invention et d'autres encore ressortiront plus claire- ment de la description qui suit, avec référence aux des- sins annexés, o: la fig. 1 est une vue schématique de dessus de la pompe à palettes d'après l'invention; la fig. 2 est une vue en coupe d'une réalisa- tion possible de la pompe selon l'invention; la fig. 3 est une vue en coupe d'un deuxième type de pompe selon l'invention; et la fig. 4 est une vue en perspective agrandie du débouché du conduit d'aspiration de la pompe de la fig. 3. La figure 1 illustre de manière schématique une pompe à palettes selon l'invention, qui comprend un stator 1 constitué par un corps cylindrique creux 2, dans lequel s'ouvre un conduit d'aspiration 6, et par un cou- vercle 2', dans lequel s'ouvre un conduit de refoulement 7, comme mieux montré dans la fig. 2. Les deux conduits 6 et 7 sont placés de chaque côté et à proximité du point zéro 20, o le rotor 3 est à la moindre distance du sta- tor 1 (figure 1). A l'intérieur du stator et en position désaxée, un rotor 3 est monté comprenant un tambour 4 avec des palettes 19 élastiquement poussées vers l'extérieur par un ressort 5' ou moyen semblable. Dans une forme de réalisation préférentielle les palettes 19 sont en fibre de carbone, de façon à être particulière- ment résistantes à l'usure. Le rotor est entraîné en ro- tation dans le sens indiqué par la flèche R au moyen d'un moteur électrique, non illustré, relié à l'arbre 8 de la pompe. La fig. 2 montre plus en détail en coupe axiale la structure et la construction d'un premier type de pompe à palettes selon l'invention. Le stator 1 comprend un couvercle 2' et un corps cylindrique formé d'une cavité délimitée par une paroi latérale 10 et une paroi de fond 11, laquelle est solidaire d'une portion cylindrique 12, axialement creuse et de diamètre inférieur à celui de la cavité 2. Le corps du stator peut être réalisé d'une seule pièce en acier inoxydable, mais, dans une autre réalisation, le stator peut être formé par une partie en acier d'épaisseur ré- duite, qui constitue la paroi interne du stator, revêtue à l'extérieur, avec une technique connue en elle-même, d'une couche de matière plastique. De cette manière on réduit considérablement l'emploi de métal dans le corps de la pompe, qui par conséquent est plus légère et écono- mique, sans diminution de ses performances. Comme mentionné auparavant, le conduit d'aspiration 6 est en communication hydraulique directe aussi bien avec la chambre d'aspiration à volume variable qu'avec la zone de logement et/ou de soutien de l'arbre et du tambour. Dans la réalisation montrée dans la figure 2, le conduit d'aspiration 6 présente un seul débouché situé sur la jonction entre la paroi latérale 10 du stator et sa paroi de fond 11. Ce débouché est généralement en forme d'un trou circulaire, dont au moins une moitié dans le plan de coupe est placée au-dessus de la surface de la paroi de fond 11, tandis que la partie restante est pla- cée au-dessous de ladite surface et est en communication hydraulique directe avec une rainure 6' prévue sur la pa- roi de fond 11. Cette rainure 6' s'étend à partir du dé- bouché véritable du conduit 6 jusqu'à la partie de la pa- roi 11 qui constitue le logement ou le soutien du rotor 3, à savoir jusqu'à la première portion de la zone sus- ceptible d'infiltrations de crème ou d'autres liquides alimentaires. Il est naturellement possible de prolonger ladite rainure jusqu'à la faire toucher à la zone de lo- gement et de soutien de l'arbre 8; en tout cas, indépen- damment de son extension, grâce à la rainure 6', toute ladite zone de logement et de soutien de l'arbre 8 et/ou du tambour 4 est placée en dépression avec le débouché du conduit d'aspiration 6, et les infiltrations éventuelles dans cette zone ne peuvent pas s'étendre vers l'arbre mo- teur ou stagner sur place, mais elles sont au contraire recyclées vers la chambre d'aspiration de la pompe. Dans l'illustration de la figure 2, le débou- ché du conduit d'aspiration 6 est sensiblement symétrique par rapport au plan de la paroi de fond 11, mais il peut aussi se différencier de cette configuration, comme mon- tré dans la figure3. A la différence de la réalisation de la figure 2, o la paroi 11 est sensiblement sur le même plan que la partie inférieure du tambour du rotor 3 et des pa- lettes (non illustrées), dans la réalisation de la figure 3 la paroi de fond 11 du stator 1 présente une partie en retrait, indiquée généralement par 16, qui forme une marche et constitue une zone de logement et de soutien pour le rotor 3. La partie restante de la paroi de fond 11 constitue au contraire la surface 18 le long de laquelle se meuvent les palettes 19 du rotor. Comme montré dans les figures 3 et 4, le dé- bouché du conduit d'aspiration 6 est situé en correspon- dance du profil de la marche et intéresse la surface 18, le long de laquelle se meuvent les palettes du rotor, la partie verticale 17 de la marche et la surface de la par- tie en retrait 16. La partie verticale 17 de la marche ainsi que la partie en retrait 16 de la paroi de fond 11 sont sensiblement en contact avec le tambour et appar- tiennent donc à la zone de pompe susceptible d'infiltrations de liquide. Grâce à la présence du débou- ché façonné de la manière décrite, le conduit 6 est en communication hydraulique directe aussi bien avec la chambre d'aspiration de la pompe (grâce à la partie de débouché présente sur la surface 18), qu'avec la zone de logement et de soutien de l'arbre et/ou du tambour (grâce à la partie de débouché présente sur la partie verticale de la marche 17 et sur la partie en retrait 16 de la pa- roi de fond 11). Dans les deux configurations montrées sur les figures 2, 3 et 4, le conduit d'aspiration présente un seul débouché qui intéresse la chambre d'aspiration et la zone de logement; il est pourtant possible d'avoir des pompes avec deux débouchés séparés du même conduit d'aspiration, dont l'un sera situé de manière tradition- nelle dans la chambre d'aspiration, tandis que l'autre sera situé en correspondance de la zone de logement et de soutien de l'arbre et/ou du tambour. En tout cas, grâce à ces configurations, le liquide qui pourrait éventuellement retourner et s'infiltrer sous le tambour 4 et le long de l'arbre 8 se trouve en communication avec le conduit 6 qui le remet en circulation, ne permettant pas son passage vers le siège de l'arbre, avec dépôts et stagnation conséquents, sans que cela entraîne des pertes d'efficacité pour la pompe elle-même. L'efficacité de la configuration illustrée dans la prévention des infiltrations est telle que le dispositif ne demande pas l'emploi de presse-étoupe ou systèmes de maintien semblables, ce qui simplifie grande- ment la construction de la pompe et en réduit le coût sans aucun préjudice pour la sûreté et la fiabilité. Selon une autre caractéristique de l'invention, comme illustré dans la figure 2, le rotor 3 placé à l'intérieur du stator 1 est formé par une partie ou portion métallique 5 dont la surface est revêtue, au moins dans ses parties qui peuvent entrer en contact avec le stator 1, d'une couche 15 de matière plastique à bas coefficient de friction. Dans une réalisation préféren- tielle cette matière plastique est constituée par des po- lysulfones, o par le terme générique "polysulfone" on veut entendre ici des matières polymériques dans les- quelles le long de la chaîne du polymère des groupes sul- foniques sont intercalés à des intervalles réguliers. Un exemple de ces matières est constitué par le polysulfone disponible dans le commerce sous la déno- mination PES (polyéthersulfone) une marque enregistrée de ICI (Imperial Chemical Industries). Ce produit représente la matière préférée pour le revêtement du rotor 3. Il est aussi possible d'utiliser d'autres ma- tières analogues, comme par exemple les polycétones, telles que le PEK (polyéthercétone) et le PEEK (poly- éther-éthercétone), produits tous les deux par ICI. On a constaté- expérimentalement que, grâce au revêtement ainsi formé, le rotor peut glisser sur le sta- tor sans gripper, en particulier au niveau dudit point zéro et sur la surface en acier de la paroi de fond 11 et du couvercle 2' du stator. Cet avantage est particulière- ment important dans le cas des polysulfones, parce que, par effet de la friction entre le revêtement 15 et la surface en acier des parois du stator, le polysulfone est "poli" et le coefficient de friction est réduit. Il n'est donc plus essentiel d'effectuer un positionnement extrê- mement précis, au moyen de paliers, du rotor 3 par rap- port au stator 1 et le rotor peut être supporté de ma- nière tournante par une simple douille chromée à épais- seur 14 qui s'insère dans une douille coaxiale 13 soli- daire du stator. Cette dernière douille, au moins superficiel- lement, est en matériel à bas coefficient de friction, par exemple en polytétrafluoroéthylène(-Teflon4) ou gra- phite. La douille 14 est solidaire de l'arbre 8 de la -pompe. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation illustrées, mais couvre aussi les nombreuses variantes de construction possibles. REVENDICATIONS 1) Pompe à palettes, en particulier pour sub- stances alimentaires liquides, ladite pompe comprenant un stator (1) en forme de corps creux sensiblement cylin- drique pourvu d'un conduit d'aspiration (6) et d'un conduit de refoulement (9), et un rotor (3), comprenant un tambour (4) pourvu de palettes (19), supporté de ma- nière tournante en position désaxée à l'intérieur du sta- tor et monté sur un arbre (8) reliable à un moteur d'actionnement, caractérisée en ce que le conduit d'aspiration (6) se trouve à la fois en communication hy- draulique directe aussi bien avec la chambre d'aspiration de la pompe qu'avec au moins un point de la zone de loge- ment dudit arbre et/ou dudit tambour. 2) Pompe selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que ledit canal d'aspiration (6) présente un seul débouché, dont une première partie est située dans la chambre d'aspiration, tandis que la partie restante est positionnée dans ladite zone de logement et de sou- tien de l'arbre et/ou du tambour. 3) Pompe selon la revendication 2, dans la- quelle la paroi de fond du stator repose sur un seul plan (11) le long duquel se meuvent les parties inférieures des palettes (19) et la partie inférieure du tambour (4), caractérisée en ce que ledit débouché est situé dans l'angle entre la paroi latérale (10) et la paroi de fond (11) du stator, ledit débouché s'ouvrant dans ladite pa- roi latérale pour la moitié environ de son étendue au- dessus de la surface de ladite paroi de fond et pour la moitié restante environ au-dessous de ladite surface, cette deuxième moitié étant en communication avec une rainure (6') prévue sur ladite surface de la zone de lo- gement et de soutien de l'arbre et/ou du tambour. 4) Pompe selon la revendication 2, dans la- quelle la paroi de fond du stator présente une partie en retrait (16) qui forme une marche et constitue le siège de logement et de support éventuel du rotor, la partie restante (18) de la paroi de fond constituant la surface le long de laquelle se meuvent les palettes (19) du tam- bour, caractérisée en ce que ledit débouché est situé le long du profil de ladite marche (16) et intéresse la sur- face sur laquelle les palettes se déplacent, ainsi que la partie verticale de la marche et la partie en retrait de la paroi de fond du stator. 5) Pompe selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que ledit conduit d'aspiration (6) présente deux ou plusieurs débouchés, reliés entre eux et placés respectivement dans ladite chambre d'aspiration et ladite zone de logement de l'arbre et/ou du tambour. 6) Pompe selon l'une des revendications qui précèdent, caractérisée en ce que ledit rotor (3) est pourvu d'un revêtement superficiel (15) en matière plas- tique à bas coefficient de friction au moins dans ses parties en contact, ou susceptibles d'entrer en contact, avec le stator. 7) Pompe selon la revendication 6, caractéri- sée en ce que ladite matière plastique est choisie parmi les polymères polysulfoniques et/ou polycétoniques. 8) Pompe selon la revendication 7, caractéri- sée en ce que ladite matière plastique est choisie parmi les produits connus comme PES, PEK, PEEK (marques dépo- sées par ICI). 9) Pompe selon l'une des revendications 1 à8, caractérisée en ce que le rotor (3) est supporté de ma- nière tournante sur le stator au moyen d'une première douille (13) solidaire du stator et d'une deuxième douille (14) coaxiale à la précédente et solidaire du ro- tor, lesdites douilles étant en contact direct entre elles. 10) Pompe selon la revendication 9, caractéri- sée en ce qe ladite première douille (13) est en matière à bas coefficient de friction superficielle telle que le teflon'ou le graphite. 11) Pompe selon revendication 9 ou 10, carac- térisée en ce que ladite deuxième douille (14) est en mé- tal, à surface chromée. 12) Pompe selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisée en ce que le stator est formé par une partie en une seule pièce-de matière plastique et par une partie en acier inoxydable qui en constitue la partie interne. 13) Pompe selon une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que les palettes (19) du rotor sont en fibre de carbone.