Brevet FR2694050A1 — publié le 19940128

La présente invention a pour objet une pompe à anneau liquide modulaire Une pompe à anneau liquide de conception traditionnelle est constituée par un corps de pompe de forme interieure sensiblement cylindrique, fermé par un plateau latéral à chacune de ses extrémités, un arbre d'entraînement étant monté excentrique à l'intérieur du corps de pompe, traversant ces deux plateaux et supportant une turbine emmanchée à force sur ce dernier, laquelle est munie de pales qui s'retendent parallèlement à l'arbre d'entraînement sur toute la longueur dudit corps de pompe. Un orifice réalisé par exemple dans l'un des panneaux latéraux permet d'alimenter l'intérieur du corps de pompe avec un liquide, en général de plateau, formant un anneau autour de la turbine pendant la rotation de cette dernière, tandis que l'un au moins desdits plateaux latéraux comporte un circuit d'admission et un circuit d'échappement de gaz, ces circuits débouchant tous deux à l'intérieur du corps de pompe, entre l'arbre d'entrainement et l'vanneau liquide. Une telle pompe est généralement fabriquée en fonte et son poids est donc très élevé. En outre, elle consomme de grandes quantités d'eau pour former l'anneau liquide autour de la turbine, du fait que celui-ci s'échauffe et que l'eau doit en conséquence être renouvelée en permanence à l'intérieur de la pompe. lorsqu'on utilise la pompe en recyclage de plateau, il est nécessaire de disposer d'une quantité importante de ce liquide, afin que la quantité d'eau continflment évacuée de la pompe après échauffement dans l'anneau liquide ait le temps de se refroidir avant de retourner former l'anneau liquide. Cette solution est celle qui est retenue pour des pompes embarquées sur des véhicules utilitaires, notamment des véhicules d'assainissement, qui doivent pouvoir fonctionner d'une façon autonome, ctest-à-dire sans apport d'eau. Il en résulte qu'au poids déjà important de la pompe seule, s'ajoute un volume d'eau qui peut atteindre jusqu'à environ 1500 litres. On comprend que, dans ces conditions, l'installation d'une telle pompe à anneau liquide sur un véhicule entraîne de nombreux problèmes de répartition des charges, problèmes qui ne trouvent pas toujours de solution simple dans la mesure où le sens de rotation de la pompe, la position de son arbre d'entraînement et la position de ses différentes bouches d'admission et d'échappement sont fixés une fois pour toutes à la fabrication de ladite pompe. La présente invention vise à fournir une nouvelle pompe qui est apte à s'adapter parfaitement aux différentes conditions dans lesquelles elle est est susceptible d'être utilisée, notamment en fonction du sens de rotation du moteur, de l'arbre d'entraînement par rapport à la pompe, de la position de ses bouches d'admission et d'échappement de gaz. En outre, la pompe selon la présente invention peut être réalisée en un matériau léger à bonne conductibilité thermique, ce qui permet de réduire le poids de la pompe ainsi que la quantité d'eau nécessaire à son fonctionnement. La présente invention a pour objet une pompe à anneau liquide comportant un corps de pompe de forme intérieure sensiblement cylindrique, fermé par un plateau latéral à chacune de ses extrémités, un arbre d'entraînement monté excentrique à l'intérieur du corps de pompe et traversant les deux plateaux latéraux, une turbine assujettie audit arbre d'entraînement et munie de pales s'étendant parallèlement à l'arbre d'entraînement sur toute la longueur intérieure dudit corps de pompe, et un orifice d'alimentation en liquide débouchant à l'intérieur du corps de pompe, l'un au moins desdits plateaux latéraux comportant un circuit d'admission et un circuit d'échappement de gaz qui débouchent tous deux à l'intérieur du corps de pompe, caractérisée par le fait que la turbine est montée de façon amovible sur l'arbre d'entraînement et que chaque plateau latéral est démontable par rapport audit corps de pompe. La pompe selon la présente invention se présente donc comme un ensemble modulaire dont tous les éléments sont susceptibles d'être assemblés entre eux en fonction des conditions dans lesquelles la pompe doit être utilisée. En d'autres termes, pour un sens de rotation donné, -une position donnée de l'arbre d'entraînement de la pompe, et une position donnée des bouches d'admission et d'échappement de la pompe, on détermine les éléments d'une pompe selon l'invention qui possèdent l'orientation correspondant aux conditions futures d'utilisation de la pompe, et on les assemble pour former une pompe qui fonctionne dans les conditions désirées. En outre, en cas d'usure prématurée de l'une des pièces constituant la pompe, par exemple de l'arbre d'entraînement, il est aisé de remplacer uniquement ce dernier après démontage de l'un des plateaux latéraux, extraction de l'ensemble constitué par l'arbre d'entrainement et la turbine, et désolidarisation de la turbine d'avec l'arbre. De même, l'arbre d'entraînement peut être démonté et retourné pour déboucher de l'autre côté de la pompe. Ainsi, on peut facilement inverser le côté d'entraînement de la pompe. Il suffit alors de monter un flasque ouvert du côté d'entraînement de la pompe tandis que l'autre côté de la pompe est obturé par un flasque fermé. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise, pour assujettir la turbine à l'arbre d'entraînement, un organe auto centrant du type TLK 130 qui est commercialisé par la Société SIAM. Cet organe auto centrant est constitué par deux douilles coniques fendues imbriquées l'une dans l'autre. Il s intercale entre une portée intérieure de la turbine et une portée extérieure de l'arbre et s'écarte radialement pour bloquer ces deux pièces entre elles. Pour assurer l'étanchéité entre l'arbre d'entraînement et chacun des plateaux, on installe avantageusement des presse-étoupes dans lesquels un retour d'eau sous pression est de préférence prévu entre les anneaux de tresse, pour assurer une bonne humidification de ceux-ci. Extérieurement, la pompe est avantageusement munie d'ailettes de refroidissement qui s'opposent, par aéroréfrigération, à l'élévation de température de la pompe. De plus, de telles ailettes jouent le rôle de nervures qui participent à la rigidité de la pompe. Cette configuration permet de diminuer la consommation en eau de la pompe et donc d'embarquer sur un véhicule roulant une quantité minimale de liquide nécessaire au fonctionnement de la pompe. Avantageusement, on utilise un matériau métallique léger tel qu'un alliage d'un aluminium par exemple du type Vertal ZnlO Si8 Cu Mg, qui présente l'avantage d'être léger et inoxydable. De plus, étant résistant à l'abrasion, et antiétincelant il permet de pomper des gaz explosifs ou inflammables dans de bonnes conditions de sécurité. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple et sans aucun caractère limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue de côté partiellement en coupe d'une pompe selon un mode de réalisation préféré de l'invention, - la figure 2 représente l'un des plateaux de la pompe décrite, vu axialement et de l'intérieur, et - la figure 3 est une vue à plus grande échelle du mode de liaison de la turbine sur l'arbre d'entraînement. La pompe représentée sur la figure 1 comporte un corps cylindrique 1 fermé de part et d'autre par deux plateaux latéraux 2 et 3. Un arbre 4 traverse de part et d'autre les deux plateaux 2 et 3 ainsi que le corps cylindrique 1. On voit que ledit arbre 4 est excentré par rapport à l'axe du corps cylindrique 1, ce qui permet à une turbine 5 munie de pales 6 de tourner dans le corps 1 d'une façon excentrée. Conformément à l'invention, la turbine 5 est assujettie de façon amovible à l'arbre 4, grâce à des organes autocentrants 7 visibles à plus grande échelle sur la figure 3. L'organe autocentrant est constitué par deux douilles coniques fendues 7a et 7b qui sont imbriquées l'une dans l'autre. La douille 7a qui s'appuie sur l'arbre 4, comporte un perçage pour recevoir des vis 7c d'axe parallèle à l'arbre 4. Lesdites vis 7c pénètrent dans des orifices taraudés de la douille 7a qui s'appuie sur la turbine. Le serrage des vis rapproche l'une de l'autre les deux douilles 7a et 7b dont les portées coniques au contract l'une de l'autre agissent comme des coins, ce qui provoque l'écartement radial de l'organe 7 et le blocage de la turbine 5 sur l'arbre 4. Un bouchon 7d enferme les organes autocentrants 7 à l'intérieur de la turbine 5, pour les préserver des attaques corrosives des gaz susceptibles d'être pompés et du liquide formant l'anneau. A la manière connue, chaque pale 6 de la turbine 5 dont on a représenté une partie de la position en traits discontinus sur la figure 2 est légèrement incurvée dans le sens de rotation de la turbine. Une nervure 8, située dans la partie médiane de la turbine 5, rigidifie les pales 6 et assure un écartement constant entre celles-ci. Selon l'invention, chacun des plateaux 2 et 3 est assujeti au corps 1 d'une façon amovible, ici par vissage au travers d'orifices 2a visibles sur la figure 2. Dans le mode de réalisation représenté, les plateaux 2 et 3 sont sensiblement identiques, seule la position des lumières d'admission 9 et d'échappement 10 diffèrent d'un plateau à l'autre. En effet, la lumière 9 du plateau 2 doit se trouver en regard de la lumière identique du plateau 3, et il en est de même pour les lumières d'échappement 10. Chaque plateau comporte une chambre d'admission de gaz 11 et une chambre d'échappement de gaz 12. Chacune de ces chambres communique avec l'intérieur du corps 1 par la lumière correspondante. Les bouches d'entrée 13 et de sortie 14 des gaz sont situées toutes les deux en partie supérieure du plateau et communiquent avec leur chambre respective. Le plateau comporte également deux chambres d'admission d'eau 15 et 16, chacune alimentée en eau par un orifice 17, 18. La chambre 15 débouche à l'intérieur du corps 1 par un orifice dont la position est représentée par les pointillés 19 sur la figure 2, tandis que la chambre 16 débouche dans le corps de pompe 1 par un orifice 20 qui est voisin de l'arbre d'entraînement (voir figure 1). L'étanchéité entre l'intérieur du corps 1 et l'extérieur de la pompe, est assurée, à la périphérie 21 des plateaux, par une pâte d'étanchéité. Au niveau de l'arbre 4, l'étanchéité avec le plateau est assurée par un presse-étoupe 22 constitué ici par cinq anneaux de tresse, logés dans une gorge 23 dudit plateau, et maintenus en position par un fouloir de presse-étoupe 24. Pour maintenir humides les anneaux de presse du presse-étoupe 22, la pompe comporte un circuit de retour d'eau sous pression constitué par un orifice 25 ménagé dans la paroi du plateau à la périphérie intérieure du corps de pompe 1, par une chambre 26 située entre les chambres d'admission 11 et d'échappement 12 du plateau et par un orifice 27 qui met en communication ladite chambre 26 avec les anneaux de tresse du presse-étoupe 22. Lors du fonctionnement de la pompe, l'orifice 25 se trouve dans l'anneau liquide sous pression, ce qui provoque le remplissage de la chambre 26 et le refoulement par l'orifice 27 de l'eau sous pression entre les anneaux de tresse du presse-étoupe 22. L'arbre 4 repose à chacune de ses extrémités sur une paire de roulements à billes et à rouleaux 28 qui sont logés dans leur boîtier 29 dont l'étanchéité est assurée par deux joints annulaires 30 et 31. Du côté opposé au moteur, ctest-à-dire sur le plateau 3, un couvercle 23 ferme le passage de l'arbre 4, tandis que le plateau 2 comporte un couvercle 33 de sortie d'arbre. L'ensemble de la pompe repose sur des pieds 34 réalisés sur les plateaux 2 et 3. Lors du fonctionnement de la pompe, il se forme un anneau liquide à la périphérie intérieure du corps de pompe 1. Cet anneau liquide enferme les pales de la turbine excentrée en définissant avec elles des volumes d'air qui varient au cours de la rotation de ladite turbine. Un volume d'air compris entre l'axe de la turbine, deux de ses pales, et l'anneau liquide, va croîssant dans la partie de la turbine située du côté de la lumière d'admission 9 et va décrorssant dans la partie de la turbine située du côté de la lumière d'échappement 10. Il en résulte qu'une dépression se crée au niveau de la lumière 9 et provoque une aspiration d'air dans la bouche 13. L'eau qui forme l'anneau liquide arrive en permanence dans le capot 1 et le trop-plein d'eau s'évacue avec les gaz d'échappement par la lumière 10. Ainsi, le mélange qui traverse la bouche d'échappement 14 est constitué d'air et d'eau, c'est pourquoi l'on installe un séparateur à la sortie de la bouche d'évacuation 14 de la pompe. Ainsi, l'eau formant l'anneau liquide est régulièrement renouvelée, ce qui permet de refroidir la pompe qui est soumise à un échauffement important en raison des compressions successives de gaz. Pour améliorer encore le refroidissement de la pompe, le corps 1 comporte extérieurement une pluralité d'ailettes 35. De même, chaque plateau latéral 2, 3 comporte des ailettes 36. On comprend que, grâce notamment à ses organes de centrage 7, la pompe décrite ici est parfaitement modulaire puisqu'elle est susceptible d'être démontée puis recomposée à partir d'éléments différents. Par exemple, si l'on désire inverser le sens de rotation de la pompe, il est nécessaire de monter la turbine en sens inverse afin que ses pales tournent toujours dans le sens de l'incurvation. Pour cela, il est également nécessaire d'inverser la position des deux flasques 2 et 3. On comprend qu'une pompe selon l'invention est particulièrement adaptée pour équiper une installation de pompage embarquée sur un véhicule utilitaire puisqu'elle permet de réduire notablement le nombre de pièces nécessaires à son assemblage dans un ensemble d'aspiration tel que des tuyauteries superflues ou des dispositifs de transfert. Il est bien entendu que le mode de réalisation qui vient d'être décrit ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pompe à anneau liquide comportant un corps de pompe de forme intérieure sensiblement cylindrique, fermée par un plateau latéral à chacune de ses extrémités, un arbre d'entraînement monté excentrique à l'intérieur du corps de pompe et traversant les deux plateaux latéraux, une turbine assujettie audit arbre d'entraînement et munie de pales s'détendant parallèlement à l'arbre d'entraînement sur toute la longueur intérieure dudit corps de pompe, et un orifice d'alimentation en liquide débouchant à l'intérieur du corps de pompe, l'un au moins desdits plateaux latéraux comportant un circuit d'admission et un circuit d'échappement de gaz qui débouchent tous deux à l'intérieur du corps de pompe, caractérisée par le fait que la turbine (5) est montée de façon amovible sur l'arbre d'entraînement (4) et que chaque plateau latéral (2,3) est démontable par rapport audit corps de pompe (1). 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la turbine (5) est assujettie à l'arbre d'entraînement (4) à l'aide d'un organe autocentrant (7) constitué par deux douilles coniques fendues (7a,7b) imbriquées l'une dans l'autre. 3. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'étanchéité entre l'arbre d'entraînement (4) et chacun des plateaux (2,3) est assurée par un presse-étoupe (22) qui comporte un retour d'eau sous pression. 4. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est munie extérieurement d'ailettes de refroidissement (35,36). 5. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est réalisée en un matériau métallique léger tel qu'un alliage d'aluminium.