Brevet FR2645598A1 — publié le 19901012

La présente invention concerne une pompe destinée au pompage de produits épais et, en particulier, de boues déshydratées dont la siccité est élevée et, par exemple, supérieure 9 50%. Deux types de pompes sont actuellement utilisés pour assurer le pompage de produits épais, à savoir, d'une part, des pompes å soupapes dans lesquelles l'aspiration et le refoulement se font par gavage, c' est-a-dire au moyen de vis sans fin qui entraînent le déplacement à force du produit, et, d'autre part, des pompes comprenant un tube de transfert ou "trompe" qUi est placée dans la chambre d'aspiration et qui peut libérer le cylindre d'aspiration pour venir se placer en face du cylindre de refoulement. Dans le premier de ces systèmes. le produit å pomper voit son écoulement perturbé du fait de changements brusques de direction, et il est accroché de par la présence méme des soupapes, ces phénomènes se manifestant avec d'autant plus d'intensité que la siccité est plus élevée. En outre, le mouvement de va-et-vient des tiges des soupapes dans les chambres a boues entraîne une usure importante et des fuites, notamment dans le cas de produits abrasifs et sous pression. Quant aux pompes a tube de transfert, elles présentent une usure non négligeable des pièces de glissement, et leurs temps morts sont importants. Un autre inconvénient de ces pompes est que leurs cylindres sont en communication entre eux lors du passage du tube de transfert d'un cylindre å l'autre et, au total, ces dispositifs ne peuvent pas supporter des pressions de refoulement aussi importantes que les pompes à soupapes. Un but de la présente invention est donc de proposer une pompe destinee au pompage de produits épais qui pallie les inconvénients précités des dispositifs connus et, en particulier, qui offre au produit à pomper un chemin d'écoulement sans obstacles ou changements brusques de direction, dont les pièces mobiles subissent peu d'usure. dont l1etan- chéite soit bonne, et dont toute la surtace des cylindres soit disponible pour l'aspiration. Selon l'invention. ces buts, et d'autres qui apparaîtront par la suite, comme la réalisation d'une pompe dont le fonctionnement soit fiable et souple, et dans laquelle le gavage soit très efficace, sont atteints gracie à une pompe du genre specifié plus haut, qui est caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un cylindre d'aspiration et de refoulement qui est muni d'un piston et d'un mhcanisme d'actionnement de celui-ci, et qui debouche dans une paroi d'un distributeur sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre ; une trémie d'alimentation qui comprend un dispositif de gavage et qui débouche, a sa partie intérieure, dans le distributeur précité par une paroi de celui-ci qui est inclinée vers le bas dans la direction opposée au cylindre ; au moins une tubulure de refoulement s'ouvrant dans le meme distributeur par une paroi de celui-ci qui est inclinée vers le haut dans la direction opposée au cylindre ; et au moins un clapet pour ouvrir le passage entre la trémie et le distributeur et fermer le passage entre ce dernier et la tubulure de refoulement dans la phase d'aspiration, et pour fermer le passage entre la trémie et le distributeur et ouvrir le passage entre ce dernier et la tubulure de retoulement dans la phase de refoulement. On comprend que la disposition spécifiee ci-dessus conduit à un angle obtus qui peut être très ouvert entre la trémie et le cylindre, d'une part, et entre ce dernier et la ou les tubulures de refoule-ment, d'autre part, de sorte que l'écoulement du produit à pomper s'effectue sans coudes brusques et sans obstacles, ce qui est un premier avantage de la pompe selon l'invention. Pour donner son efficacité optimale a cette disposition, le distributeur spécifié plus haut présente avantageusement une section transversale sensiblement en forme de triangle équilateral, de sorte que les angles obtus ci-avant deviennent égaux a 120 environ, et que le trajet du produit a pomper à l'aspiration est symétrique de celui rencontré au refoulement. Afin de diminuer le nombre de pièces en mouvement, et donc de simplifier le dispositif et de réduire l'usure. le distributeur de la pompe selon l'invention comprend avantageusement un clapet unique pour chaque cylindre, ce clapet étant monté pivotant entre une position ou il s'appuie sur un siege ménagé au bas de la trémie d'alimentation pour fermer celle-ci en vue du refoulement, et une position ou il s'appuie sur un siège ménagé a l'entrée de la tubulure de refoulement correspondante pour fermer celle-ci lors de l'aspiration. De préférence. le clapet en question est muni. sur chacune de s-s deux faces, d'une pntil.fo de contact axac le siège correspondant, avec interposition d'une rondelle- élastique, ce qui améliore l'étanchéité du système. En outre, le pivotement de ce clapet entre ses deux positions qui correspondent respectivement a l'aspiration et au refoulement a lieu, de manière avantageuse, gracie au fait que son axe de pivotement, en saillie hors du distributeur, est relié par un levier à un vérin de commande. Selon une forme de réalisation avantageuse de la pompe selon la presente invention, celle-ci comprend deux cylindres parallèles, deux clapets en regard de ceux-ci dans le distributeur et deux tubulures de refoulement. Il est ainsi possible, notammment, de faire fonctionner cette pompe de façon synchrone, ctest-à-dire avec un cylindre aspirant pendant que l'autre refoule, et inversement, ou avec un seul cylindre. ou encore avec les deux cylindres à des vitesses différentes. En ce qui concerne le dispositif de gavage qui est monté dans la trémie d'alimentation -de la pompe selon l'invention. il comprend avantageusement deux vis de gavage coniques tournant en sens inverse dont Ja pointe est tournee vers le -fond de la trémie et qui sont sensiblement tangentes entre elles. L'e cette façon, le gavage devisent très etficace, ce qui est évidemment important pour un remplissage correct des cylindres, et, en particulier, il ne se produit pas de voûte dans la trémie dans le cas de produits à pomper qui sont secs et de texture filandreuse. De préférence, le plan des axes des vis de gavage précitées est incline de 40 environ sur l'horizontale, ce qui augmente encore l'efficacité du gavage. En outre, dans le cas où la pompe de l'invention comprend deux cylindres, et donc deux clapets en regard de ceux-ci dans le distributeur, la pointe inférieure de chacune des vis de gavage précitées se trouve avantageusement au voisinage de l'un des clapots, ce qui complète la symétrie du s-sthme et augmente son efficacité. Enfin. il est avantageux que la pompe selon l'invention comprenne des moyens pour passer de l'aspiration au refoulement qui soient commands par la course de ses pistons, et non par la pression, ce qui permet de détecter aisément un bouchage éventuel. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif. permettra de bien comprendre comment la pré ente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: - La figure 1 montre une vue de côté schématique de la pompe selon l'invention - La figure 2 représente une vue de dessus de l'objet de la figure 1 - La figure 3 représente. avec un arraché, le distributeur de la pompe selon l'invention en vue en pers pectine - La figure 4 montre une vue en élévation d'un clapet extrait du distributeur de la figure 3 ; et - La figure 5 represente une vue en coupe, prise selon la ligne V-V. du clapet de la figure 4. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, la pompe selon la présente invention comprend à sa partie supérieure une trémie d'alimentation 1 a section transversale rectangulaire dont le fond & 45 se raccorde a une cuve oblique équipée de deux vis de gavage coniques 2 ét 2' symétriques par rapport a l'axe longitudinal X-X' de la pompe. Chaque vis de gavage 2, 2' est entraînée par un moteur hydraulique non représenté en prise avec un organe de transmission 3 ou S', respectivement, qui est solidaire de la vis de gavage correspondante et qui fait saillie à la partie supérieure de la cuve de prolongement de la trémie 1. Cet entraînement est réalisé de telle manière que les vis de gavage 2 et 2' tournent en sens inverse à une vitesse de rotation constante, mais réglable. Les axes respectifs 4 et 4' des vis de gavage 2 et 2' sont situés dans un même plan qui fait un angle de 40 environ avec l'horizontale et, dans ce plan, ils forment entre eux un angle tel que les bords en regard des vis soient parallèles entre eux. A sa base, la trémie 1 débouche dans un distributeur 5 par deux orifices d'admission 6 et 6' qui sont disposés respectivement en regard du bas des vis de gavage 2 et 2', et qui peuvent etre fermes chacun. lors du refoulement, par un clapet correspondant 7 ou 7' dont un seul, 7, est représenté sur la figure 3. Comme on le voit le mieux sur cette figure, le distributeur 5 est un corps creux dont la section verticale présente la forme d'un triangle sensiblement équilatéral comprenant le côté supérieur, incliné vers l'arrière dans le sens des vis de gavage 2 et 2', dans lequel débouche la trémie 1, une face verticale, du côté opposé à la trémie 1, dans laquelle débouchent deux cylindres parallèles 8 et 8' munis des pistons correspondants 9 et 9', et un côté inférieur, incliné vers le haut dans le sens opposé aux cylindres, d'où partent deux tubulures de refoulement 10 dont les entrées respectives sont fermées par les clapets 7 et 7' lors de la phase d'aspiration. Le distributeur 5 étant symétrique par rapport au plan horizontal qui passe par l'axe des cylindres 8 et 8', on voit que le trajet accompli par le produit à pomper de la trémie 1 vers les cylindres 8 et et 8', et de là vers les tubulures de refoulement 10, ne comporte que des angles largement obtus de l'ordre de 120 qui n'opposent qu'une faible résistance au glissement du produit. Comme on l'a dé dit, les clapets 7 et 7' sont chargés d'ouvrir le passage de la tremie 1 vers le distributeur 5 et de fermer l'entrée des tubulures de refoulement 10 lors de l'aspiration par les cylindres 8 et 8', cependant que, lors du refoulement par ces derniers, ils doivent au contraire fermer le passage vers la trémie 1 et ouvrir l'entrée des tubulures de refoulement 10. -A cette fin, ils sont montés pivotants autour d'un axe Y-Y' qui traverse les parois latérales triangulaires du distributeur 5 non loin de l'arête de ce dernier qui est opposée aux cylindres 8 et 8'. Ces clapets 7 et 7' étant identiques, on décrira seulement l'un d'eux, 7, de manière plus detaillee-en regard des figures 4 et 5. Le clapet 7 se compose d'un corps circulaire 7a qui se raccorde à un arbre cylindrique 7b. Comme on le voit sur la figure 1, une extremite cannelée 7c de cet arbre 7b fait saillie hors du distributeur 5 pour être raccordée par un levier 11 a un vérin d'actiónnement 12 monté sur le bâti 13 de la pompe qui porte salement les cylindres 8 et 8'. Pour sa part, le clapet 7' peut pivoter indépendamment du clapet 7 sous l'effet d'un vérin d'actionnement 12' identique au vérin 12, mais disposé de l'autre côté de la pompe. En revenant aux figures 4 et 5, le clapet 7 porte sur chacune des faces de sa partie circulaire 7a une pastille circulaire d'étanchéité 14, une rondelle élastique 16 étant interposée entre le corps de clapet 7a et la pastille 14, et l'ensemble étant serre par deux vis non représentées passant dans des trous 15 ménagés axialement dans les pastilles 14 à l'intérieur du pourtour intérieur des rondelles élastiques 15. Ces dernières rendent légèrement mobiles les pastilles 14, ce qui améliore l'étanchéité du clapet 7. La commande hydraulique du dispositif qui vient d' être décrit est assurée par une centrale équipée de deux pompes hydrauliques. La première est & débit variable et elle est utilisée pour la commande des pistons de pompage 9 et 9' et des vérins 12 et 12t qui servent å faire pivoter les clapets 7 et 7', respectivement. La seconde est à débit fixe et elle assure l'entraînement des moteurs des vis de gavage 2 et 2'. Chaque vérin et chaque moteur hydraulique est commandé par un distributeur équipé de clapets antiretour, de réducteurs de pression et de limiteurs de débit. Quant à la commande électrique, et outre la commande de puissance, elle comprend un coffret placé près de la pompe qui permet de la faire fonctionner avec un cylindre à l'aspiration et un cyli-ndre au refoulement, ou avec un seul cylindre, ou encore avec les deux cylindres à des vitesses différentes. L'avantage principal de la pompe selon l'invention réside, ainsi qu'on l'a deà dit, dans le fait que le produit à pomper ne rencontre pas d'obstacles importants ou d'aspérités, et que sa trajectoire n'est pas infléchie par des coudes brusques lorsqu'il-s'engage dans le cylindre 8 ou 8', ou qu'il est poussé vers la tubulure de refoulement 10. Un autre avantage non négligeable consiste touteois en ce que l'opération de gavage a lieu de manière très efficace du fait de l'inclinaison des vis de gavage 2 et 2', de leur forme conique et de leur proximité des clapets 7 et 7'. En outre, ces vis tournant en sens inverse l'une de l'autre, onn'observe pas ici la voûte qui se forme souvent dans les dispositifs connus lorsque le produit à traiter est sec et de texture filandreuse. Par ailleurs, les clapets 7 et 7' offrent une étanchéité parfaite parce que leurs pastilles 14 sont légèrement mobiles, comme on l'a dit, mais aussi parce que, lors du refoulement, la pression exercée par le produit sur la surface de la pastille inférieure du clapet applique l'autre face de ce dernier sur le siège d'aspiration 6 ou 6'. En outre, avec un tel système, la présence d'un corps dur entre le siège du clapet et sa pastille n'entraîne qu'un effort acceptable sur l'axe 7b et permet une bonne fermeture sans détérioration de la pastille et du siège. En ce qui concerne enfin chaque piston 9 ou 9', il est de préférence réalisé en acier et assemblé sur sa tige avec une portée conique, afin d'assurer un centrage parfait et d'interdire tout battement entre ces deux pièces. D'autre part, un -segment en Téflons peut être placé au centre du piston pour répartir un graissage éventuel permettant à la pompe de fonctionner à sec. Enfin, une gorge est ménagée sur les deux faces du piston pour recevoir les garnitures d'étanchéité qui sont maintenues en place par des flasques montés sur le piston par des vis en acier inoxydable, cependant que le flasque arrière est muni d'un manchon destiné à recevoir la tige de graissage et de positionnement du vérin ainsi constitué. Ce montage permet une usure minimale des pièces en mouvement et du cylindre, le remplacement rapide et peu onéreux des garnitures d'étanchéité. le graissage permanent, séquentiel ou nul, par l'intermédiaire d'une pompe à graisse asservie à a marche de la pompe et commandée par une horloge programmée, et la détection de la position du piston assurant que la course du piston est totale avant chaque changement de phase de pompage a l'aspiration ou au refoulement. En ce qui concerne ce dernier point, on notera que, si ces temps de pompage étaient commandés par la pression, et non par la course, on passerait de l'aspiration au refoulement sans déplacement du piston en cas de bouchage de la pompe au refoulement.Au contrairé, le dispositif selon l'invention permet de détecter un bouchage par l'arrêt du piston et le défaut de détection de la fin de la course. Dans ce qui précède, on a supposé qu'il y a deux tubulures de refoulement 10, associées chacune å un cylindre 8 ou 8', ce qui permet d'obtenir un débit différent sur chacune de ces tubulures. I1 serait toutefois possible d'utiliser une tubulure de refoulement unique, la pompe étant alors équipée d'un troisième clapet situé d la jonction des tubulures de refoulement primitives. Sans sortir du cadre de. la présente invention, il serait possible d'apporter des modifications et des compléments aux formes de réalisation qui viennent d'être décrites. C'est ainsi, par exemple, qu'il serait possible, dans le cas du pompage d'un produit liquide, d'équiper la pompe selon l'invention de clapets à boules a l'aspiration et au refoulement. - REVERDICATIQN.S 1. Pompe destinée au pompage de produits épais, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins un cylindre (8, 8') > d'aspiration et de refoulement qui est muni d'un piston (9, 9') et d'un mécanisme d'actionnement de celui-ci, et qui débouche dans une paroi d'un distributeur (5) sens blement perpendiculaire à l'axe du cylindre ; une trémie d'alimentation (1) qui comprend un dispositif de gavage et qui débouche, a sa partie inférieure, dans ledit distribu- teur (5) par une paroi de celui-ci qui est inclinée vers le bas dans la direction opposée au cylindre ; au moins une tubulure de refoulement (10) qui s'ouvre dans ledit distributeur (5) par une paroi de celui-ci qui est inclinée vers le haut dans la direction opposée au cylindre ; et au moins un clapet (7, 7') pour ouvrir le passage entre la trémie (1) et le distributeur (5) et fermer le passage entre ce dernier et la tubulure de refoulement C10) dans la phase d'aspiration, et pour fermer le passage entre la trémie (1) et le distributeur (5) et ouvrir le passage entre ce dernier et la tubulure-de refoulement (10) dans la phase de refoulement. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit distributeur (5) présente une section transversale sensiblement en forme de triangle équilatéral. 3. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ledit distributeur (5 > comprend un clapet unique (7, 7') pour chaque cylindre (8, 8'), ce clapet étant monté pivotant entre une position où il s'appuie sur un siège ménagé (6, 6') au bas de la trémie d'alimentation tl-) pour fermer celle-ci en vue du refoulement, et une position où il s' appuie sur un siège ménagé a l'entrée de la tubulure de refoulement correspondante (10) pour fermer celle-ci lors de l'aspiration. 4. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 2., caractérisée par le fait que ledit clapet (7, 7') est muni sur chacune de ses deux faces d'une pastille (14) de contact avec le siège correspondant, une rondelle élastique (16) étant interposée entre ladite pastille (14) et ledit clapet (7,.7'). 5. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'axe de pivotement (7b) dudit clapet (7), en saillie hors du distributeur (5), est relié par un levier (11) un vérin de commande (12). 6. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux cylindres parallèles (8, 8'), deux clapets (7. 7') en regard de ceuxci dans ledit distributeur (5) et deux tubulures de refoulement (10). 7. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que ledit dispositif de gavage comprend deux vis de gavage coniques C2, 2') qui tournent en sens inverse, dont la pointe est tournée vers le fond de la trémie (1) et dont les bords en regard sont sensiblement parallèles entre eux. 8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le plan des axes desdites vis de gavage (2, 2') est incliné de 40 environ sur ithorizontale, 9. Pompe selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée par le fait que la pointe desdites vis de gavage coniques (2, 2' > est située au voisinage -d'un clapet (7, 7' ) correspondant. 10. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour passer de l'aspiration au refoulement qui sont commandés par la course de ses pistons