Brevet FR2667654A1 — publié le 19920410

POMPE ROTATIVE A VIS, MOTO-POMPE, RECIPIENT ET MACHINE, EQUIPES D'UNE TELLE POMPE La présente invention concerne les pompes rotatives à vis. La présente invention est exposée, décrite et explicitée par référence au domaine du lavage, notamment du lavage industriel du linge ou de la vaiselle, étant entendu que la même invention ne saurait être limitée à un tel domaine, quant à son application, sa portée, et son interprétation. Dans le domaine du lavage industriel de la vaiselle par exemple, les pompes à vis apparaissent a priori bien adaptées pour doser et introduire dans le bac de lavage un produit détergent liquide, en fonction de la conductivité électrique du bain de lavage, et donc de ses besoins en détergent. De manière générale, les pompes à vis concernées comprennent un corps pour partie tubulaire, une vis sans fin montée à rotation dans ledit corps, autour de l'axe de la partie tubulaire. Le corps communique du côté amont avec une ouverture d'aspiration du liquide à pomper, par exemple du produit détergent, et du côté aval avec une ouverture de refoulement du liquide pompé, par exemple dans le bain de lavage. En pratique, et dans le domaine considéré, les pompes à vis démontrent les limites suivantes: - à titre principal, leur temps d'amorçage, c'est-à-dire le temps s écoulant entre l'instant de mise en route de la pompe et l'instant où la pompe refoule son débit nominal, demeure relativement important ; par exemple, pour une vis ayant un diamètre de 18 mm, un pas de 5 mm, et une vitesse de rotation de 5000 tours par minute, le temps d'amorçage est d'au moins 30 secondes, pour une hauteur d'aspiration d'l m. - à titre secondaire, et toutes choses égales par ailleurs, le débit nominal de telles pompes demeure relativement faible ; par exemple, avec les mêmes paramètres opératoires que ceux définis précédemment, le débit nominal ne peut dépasser 8 litres par heure. Ces limites sont un obstacle à la mise en oeuvre de telles pompes dans des systèmes de contrôle automatique de la détergence des bains de lavage. En effet, l'efficacité de ces systèmes passe par l'introduction rapide, pour ne pas dire quasi-instantanée, de débits de produit détergent relativement importants ou suffisants, en fonction de la mesure d'une sonde ou d'un capteur disposé dans le bain de lavage La présente invention a donc pour objet d'adapter des pompes à vis aux contraintes exposées précédemment, notamment dans le cadre d'équipements ou machines de lavage industriel. Conformément à la présente invention, on a découvert que cette adaptation pouvait être obtenue par la combinaison ou coopération des deux caractéristiques suivantes - l'ouverture de refoulement présente une section transversale intérieure adaptée à la section transversale extérieure de l'extrémité aval de la vis ; en d'autres termes, la partie tubulaire du corps est totalement ouverte à son extrémité aval, en restreignant cette ouverture au seul encombrement extérieur en section de la vis, au jeu fonctionnel près, nécessaire à la rotation de la vis dans la partie tubulaire du corps - une roue à aubes ou à ailettes, du type turbine, est disposée autour de l'axe de la partie tubulaire, à l'extérieur de cette dernière, et au débouché de l'ouverture de refoulement. De cette manière, la veine liquide expulsée par la vis, par l'ouverture de refoulement, est éclatée et centrifugée par la roue à aubes. Par un protocole expérimental adéquat, on a en effet montré que ces caractéristiques techniques amélioraient de manière significative, et le temps d'amorçage, et le débit nominal des pompes à vis, ce qui alors les rend bien adaptées à une intégration dans un système de contrôle de la détergence d'un bain de lavage. A ce jour, on ne dispose d'aucune explication technique avérée de l'amélioration constatée. On peut penser que la roue à aubes saillant du corps de pompe, et par conséquent immergée dans le bain de lavage, lorsqu'elle tourne dans ce dernier, provoque au niveau de l'ouverture de refoulement une dépression, s'ajoutant à l'aspiration et au refoulement de la vis contenue dans le corps, et partant augmentant le débit refoulé. La présente invention est maintenant décrite par référence à la figure unique en annexe, représentant de manière schématique une machine de lavage industriel, par exemple un équipement de lavage de la vaisselle, cette représentation étant limitée au récipient ou bac de lavage, équipé d'une moto-pompe selon l'invention. S'agissant de la pompe rotative à vis selon l'invention, cette dernière comprend un corps 1 réalisé en une matière plastique résistant à la corrosion, notamment celle apportée par les détergents, tout en présentant de bonnes propriétés mécaniques, en particulier par rapport aux chocs thermiques rencontrés en fonctionnement. De manière monobloc, ce corps comporte, de la gauche vers la droite de la figure unique, une partie tubulaire la, filetée extérieurement, déterminant à son extrémité ouverte une ouverture 5 de refoulement, une collerette lb de diamètre extérieur plus important, déterminant une chambre d'aspiration 36 de volume relativement important, et dans laquelle débouche un tube radial formant ouverture 4 d'aspiration du liquide détergent à pomper, et enfin une partie cylindrique lc incorporant le moteur électrique 10 d'entraînement de la pompe.Les parties la, lb et lc précédemment décrites sont alignées de manière coaxiale. Si nécessaire, les parties la, lb ou lc peuvent être des pièces distinctes, et être assemblées les unes aux autres pour former le corps 1. Une vis sans fin 2, comprenant un seul filet hélicoïdal 2b, est montée à rotation dans le corps 1, et plus précisément dans la partie tubulaire la, autour de l'axe 3 de cette dernière. Cette vis s'étend selon l'axe 3, d'une extrémité amont 2c, située à l'intérieur du corps 2, en aval de la chambre d'aspiration 16, à une extrémité aval 2d située dans l'ouverture 5 de refoulement. Le filet 2b de la vis 2, à pas constant, se développe de manière continue de l'extrémité amont 2c à l'extrémité aval 2d de ladite vis. Selon l'invention, l'ouverture 5 de refoulement présente une section transversale intérieure adaptée à la section transversale extérieure, hors tout, de l'extrémité aval 2d de la vis. Une virole 50 évasée vers l'amont de la vis 2, de forme conique, est disposée sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe 3 de la partie tubulaire la, dans l'ouverture 5 de refoulement, à l'extrémité aval 2d de la vis 2, et ceci en continuité avec cette dernière, comme montré par la figure unique. Une roue à aubes 51 est montée ou solidaire, coaxialement dans l'ouverture aval circulaire 50a de la virole évasée 50. Cette roue 51, présentant des aubes ou ailettes 52 est disposée autour de l'axe 3 de la partie tubulaire la, à l'extérieur de cette dernière, et au débouché de l'ouverture de refoulement 5. De cette manière, comme déjà dit, la veine liquide périphérique expulsée par l'ouverture de refoulement 5, présente une forme cylindrique ou tubulaire, à la sortie de l'ouverture aval 50a de la virole 50. Puis cette veine cylindrique est éclatée et centrifugée par la roue 51 à aubes 52. La roue 51 à aubes ou ailettes présente un passage axial 51a, dans le prolongement de l'ouverture aval 50a de la virole évasée 50, permettant l'introduction de la veine liquide cylindrique expulsée par ladite virole. Chaque aube 52 de la roue 51 s'étend radialement, d'une extrémité interne 52a, située dans le prolongement axial de l'ouverture circulaire aval 50a de la virole 50, à une extrémité externe 52b située dans le prolongement axial de la paroi tubulaire la. Une douille extérieure 6 est montée sur le corps 2, et plus précisément comporte un filetage intérieur coopérant avec le filetage extérieur de la partie tubulaire la. Tout autre mode de montage, par exemple par emmanchement dur, de la douille 6 sur le corps 2 peut être envisagé. Cette douille comporte une embase 6b, un manchon 6c de plus faible diamètre, de forme capotant la roue 50 à aubes, présentant deux passages opposés 6d de part en part pour assurer le passage du bain de lavage, et une bride transversale 6a, disposée perpendiculairement à l'axe 3 et reliant deux bords opposés du manchon 6c. La vis 2 monobloc avec la virole 50 est calée en rotation sur un arbre moteur métallique, constitué d'une tige 7, dont l'extrémité extérieure 7 b est tourillonnée sur la bride 6a. L'arbre moteur 7 ainsi obtenu est disposé coaxialement à la vis 2, à la virole 50 et à la roue 51, et s'étend d'une extrémité intérieure 7a située du côté de l'ouverture 4 d'aspiration, à une extrémité extérieure 7b, située en dehors de l'ouverture 5 de refoulement, c'est-à-dire en dehors de la partie tubulaire la. L'extrémité extérieure 7b de l'arbre moteur est tourillonnée sur la douille extérieure 6, dans un palier 6d ménagé coaxialement dans la bride 6a. De manière connue en soi, l'arbre moteur constitué par la tige métallique 7 forme électrode, grâce à l'extrémité extérieure 7b immergée dans le bain de lavage, l'autre électrode étant constituée par la masse 14 du bac de lavage 13. Le moteur électrique 10 d'entraînement en rotation de la vis 2, par l'arbre moteur 7, est disposé complètement dans la partie cylindrique lc du corps 1. Son arbre de sortie est accouplé en rotation, par des moyens non représentés, à l'arbre moteur 7, et par conséquent à la vis sans fin 2, à la virole 50 et à la roue 51 à ailettes. Un joint 12 annulaire forme étanchéité entre l'arbre de sortie du moteur 10, et le corps 1. Une perforation 14a est prévue dans la paroi 14 du récipient au bac de lavage 13. Cette perforation permet le passage étanche du corps 1, et plus précisément de la partie tubulaire la. Au niveau de la perforation 14a, la paroi 14 se trouve serrée entre la partie lb du corps 1 et la douille extérieure 6, grâce aux filetages décrits entre la douille 6 et la partie tubulaire la. Il en est de même pour le joint 16 torique d'étanchéité intérieure, serré entre l'embase 6b et la paroi 14, et pour les deux joints plats 15 d'étanchéité extérieure, serrés entre la partie lb du corps 1 et la paroi 14. Tout autre mode d'emmanchement ou passage étanche du corps 1 dans la paroi 14 du bac 13 peut être envisagé, par exemple avec un joint à portée conique, ne pouvant être extrait ultérieurement que par destruction dudit joint. Pour compléter le système de contrôle de la détergence du bain de lavage 13, d'une part l'ouverture d'aspiration 4 communique avec une réserve 17 du produit détergent, et d'autre part le moteur électrique est alimenté par des fils 18 traversant de manière étanche la partie lc du corps 1. Grâce à la pompe décrite précédemment, et avec les mêmes paramètres techniques que ceux décrits en exemple dans le préambule de la description selon l'invention, alors il est possible d'obtenir un temps d'amorçage inférieur à 3 secondes, avec un débit nominal de l'ordre de 60 litres par heure, et une hauteur d'aspiration de 1,50 m, avec une vitesse de 5000 tours/mn. D'après cet exemple, on constate donc une amélioration substantielle, et du temps d'amorçage et du débit des pompes à vis envisagées selon la présente invention. REVENDICATIONS 1) Pompe rotative à vis, comprenant un corps (1) pour partie tubulaire (la), une vis (2) sans fin montée à rotation dans ledit corps, autour de l'axe (3) de la partie tubulaire, ledit corps communiquant du côté amont avec une ouverture (4) d'aspiration du liquide à pomper, et du côté aval avec une ouverture (5) de refoulement du liquide pompé, caractérisée en ce Çen combinaison, d'une part l'ouverture (5) de refoulement présente une section transversale intérieure adaptée à la section transversale extérieure de l'extrémité aval (2d) de la vis, pour l'expulsion d'une veine liquide par l'ouverture (5) de refoulement, et d'autre part une roue (51) à aubes (52) est disposée autour de l'axe (3) de la partie tubulaire (la# à l'extérieur de cette dernière, et au débouché de l'ouverture (5) de refoulement, pour reprendre la veine liquide expulsée, l'éclater et la centrifuger. 2) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une virole (50) évasée vers l'amont de la vis (2) est disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe (3) de la partie tubulaire (la), dans l'ouverture (5) de refoulement, à l'extrémité aval (2d) de la vis (2), et en continuité avec cette dernière, pour obtenir une veine liquide expulsée cylindrique. 3) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la roue (51) à aubes présente un passage axial (51a), dans le prolongement de l'ouverture aval (50a) de la virole évasée (50), permettant l'introduction de la veine cylindrique expulsée. 4) Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque aube (52) de la roue (51) s'étend radialement, d'une extrémité interne, située dans le prolongement axial de l'ouverture aval (50a) de la virole évasée, à une extrémité externe (52b) située dans le prolongement axial de la paroi tubulaire (la). 5) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la roue (51) à aubes (52) est montée ou solidaire, coaxialement, de l'ouverture aval (50a) de la virole évasée. 6) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vis (2) est calée en rotation sur un arbre moteur (7), disposé coaxialement à ladite vis, s'étendant d'une extrémité intérieure (7a) située du côté de l'ouverture (4) d'aspiration, à une extrémité extérieure (7b) située en dehors de l'ouverture (5) de refoulement. 7) Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une douille extérieure (6) avec au moins un passage de part en part est montée sur le corps (1), présente une forme capotant la roue (51) à aubes, et comprend une bride (6a) en vis-à-vis et à distance de l'ouverture de refoulement (5), sur laquelle est tourillonnée l'extrémité extérieure (7b) de l'arbre moteur (7). 8) Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'arbre moteur (7) est métallique, et son extrémité extérieure (7b) forme électrode. 9) Moto-pompe associant une pompe rotative (1) selon la revendication 1, et un moteur d'entraînement (10) en rotation de la vis (2) et de la roue à aubes, caractérisée en ce que l'arbre de sortie (11) du moteur est accouplé en rotation à la vis (2), de manière étanche (12) par rapport au corps (2) de la pompe. 10) Récipient (13) tel que cuve ou bac, destiné à contenir un liquide, équipé d'une pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une perforation (14a) est prévue dans la paroi (14) du récipient pour le passage étanche (15,16) du corps (2) de la pompe, l'ouverture de refoulement (5) de cette dernière étant située dans le récipient (13), et l'ouverture d'aspiration (4) à l'extérieur de cette dernière. 11) Récipient selon la revendication 10, équipé d'une pompe selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi (14) du récipient (13) est serrée entre le corps (1) de ladite pompe et la douille extérieure (6) située dans le récipient, des joints d'étanchéité (15,16) étant également serrés de la même manière. 12) Machine telle que machine de lavage, comportant un récipient selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'ouverture d'aspiration (4) de la pompe communique avec une réserve (17) d'un additif tel qu'un détergent.