Brevet FR2732726A1 — publié le 19961011

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux pompes rotatives constituées d'un carter renfermant deux turbines, les pales de l'une d'elles étant engagées entre celles de l'autre, tandis que les axes géométriques desdites turbines sont orientés obliquement l'un par rapport à l'autre. On connaît, par exemple par le brevet américain 4 252 511, de telles pompes comprenant un carter dans lequel les deux turbines sont montées de manière que leurs pales soient engagées les unes dans les autres afin que leurs faces en vis-à-vis soient alternativement orientées de façon convergente, puis divergente. I1 est ainsi crée une série de chambres radiales qui correspondent aux intervalles déterminés par chaque paire de pales appartenant respectivement aux deux turbines. Cette structure entraîne la création cyclique d'étages d'aspiration et de refoulement sous pression. Le carter est pourvu d'un orifice d'entrée disposé du côté de l'aspiration et par lequel le fluide arrive dans les chambres radiales, tandis qu'il est aussi muni d'un orifice de sortie disposé du côté refoulement et par lequel le fluide comprimé est expulsé. De telles pompes sont notamment prévues pour la mise en pression de liquide sous relativement faible débit, mais à une pression élevée. Elles ne peuvent pas être prévues pour des transferts de fluide pour circuit liquide, gazeux ou similaire, par exemple de type pulvérulant. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier à cet inconvénient et à permettre la réalisation d'une pompe permettant des transferts de fluide sous pression relativement basse avec des débits importants. Une telle pompe peut en particulier s'appliquer aux propulseurs d'étrave et de poupe de bateaux, ainsi qu'aux propulseurs de marche avant et arrière aux lieu et place des hélices classiques, car c'est dans ces cas que son application paraît devoir présenter un grand intérêt. A cet effet, chacun des moyeux des turbines présente une forme conique à conicité ouverte en direction de l'extérieur du carter et dont l'extrémité est située dans la zone médiane du carter, en ce que chaque pale comprend un chant orienté radialement lorsqu'il est contenu dans le plan de symétrie du carter se trouvant perpendiculaire au plan contenant les axes géométriques des turbines, en ce que l'arête de liaison de chaque pale au moyeu correspondant s'étend sur toute la longueur de la génératrice de ce moyeu et en ce que cette arête de liaison est de même longueur que celle dudit chant. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en perspective d'une pompe suivant l'invention accouplée à un moteur d'entraînement d'une de ses turbines. Fig. 2 est une vue en élévation des deux turbines d'une pompe suivant l'invention telles qu'elles sont disposées à l'intérieur du carter de la pompe. Fig. 3 est une coupe d'une première forme d'exécution de l'invention suivant un plan contenant les axes géométriques des deux turbines. Fig. 4 est une vue en perspective d'une turbine utilisée dans le mode d'exécution de fig. 3. Fig. 5 et 6 sont des vues semblables à celle de fig. 3, mais illustrant deux variantes de réalisation. On a illustré en fig. 1 une pompe 1 suivant l'invention comprenant un carter la propre à être fixé à une platine 2 en vue de son assemblage sur un bâti ou analogue, non représenté. Le carter 1 est pourvu d'un manchon lb ayant une bride extrême destinée à sa liaison avec une conduite d'aspiration 3 et d'un second manchon lc muni d'une bride extrême destinée à la liaison avec une conduite de refoulement 4. On observe que les manchons lb et lc sont orientés de manière oblique l'un par rapport à l'autre. Le carter comporte encore deux flasques fixes opposés ld et le dont les axes centraux géométrique S et 6 sont inclinés et concourants. On a illustré en fig. 2 les turbines renfermées par le carter 1, celui-ci n'ayant pas été représenté pour simplifier le dessin. On note que les flasques le et ld présentent dans leur centre un palier destiné à permettre la rotation de l'arbre de deux turbines 7 et 8. Ces deux turbines présentent chacune un moyeu central 7a, 8a prévu conique avec conicité tournée en direction de l'extérieur du carter, c'est-à-dire vers les flasques ld et le. Chaque moyeu est solidaire du centre d'un disque 7b, 8b prévu d'une seule pièce avec un certain nombre de pales planes et rigides 7c, 8c se dressant perpendiculairement au disque correspondant 7b, 8b.L'arbre, non représenté en fig. 2,de la turbine 7 ne dépasse pas vers l'extérieur du flasque ld, tandis que l'arbre 8d de la turbine 8 dépasse au-delà du flasque de manière à pouvoir être associé par exemple à un moteur électrique 9 illustré en fig. 1. On a représenté en fig. 3 et 4 une première forme d'exécution de l'invention dans laquelle les pales affectent la forme d'un quadrilatère quelconque. Le carter l'a est constitué par deux coquilles l'al et l'a2 assemblées l'une avec l'autre d'une part dans l'axe médian de la pompe se trouvant perpendiculaire au plan renfermant les axes géométriques 5 et 6. Elles sont assemblées d'autre part aux flasques ld, le. On observe que chaque pale 7c comprend un chant 7cl orienté radialement et contenu dans le plan de symétrie du carter se trouvant perpendiculaire au plan contenant les axes géométriques 5, 6 des turbines. Chaque pale comporte en outre une arête 7c2, 8c2 qui s'étend sur toute la longueur de la génératrice du moyeu 7a, 8a, ces deux moyeux ayant leurs extrémités dans la zone médiane du carter, c'est-à-dire à proximité immédiate ou dans le plan renfermant le chant 7cl. Conformément à l'invention, la longueur de l'arête 7c2 est égale à celle du chant 7cl. On observe que dans ce mode de réalisation, le flasque ld comporte un pion central ldl sur lequel est calé le moyeu 7a de la turbine 7, tandis que l'arbre 8d de la turbine 8 sur lequel celle-ci est également calée par son moyeu 8a dépasse vers l'extérieur après avoir traversé un palier étanche prévu au centre du flasque le. Fig. 4 montre de manière plus détaillée par exemple la turbine 8 avec son moyeu Ba, son disque 8b et ses pales 8c. Le chant de chaque pale a été référencé 8cl, tandis que son arête est référencée 8c2. Sur cette figure, on a schématisé le carter la ainsi que les manchons d'aspiration et de refoulement lb, lc.Pour faciliter les choses, les manchons peuvent comporter des ailettes directrices lbl, lcl assurant un meilleur guidage du fluide, aussi bien à l'aspiration qu'au refoulement. Bien entendu, chaque turbine peut être réalisée par moulage d'une matière plastique ou d'un alliage métallique ou analogue. Dans le mode d'exécution de fig. 5, les pales 7"c, 8"c, de chaque turbine 7" et 8" présentent la forme d'un pentagone, de telle sorte qu' il est nécessaire de réaliser le carter l"a de manière spécifique, les flasques référencés l"d et l"e comportant un prolongement convergent l"dl, l"el dont le pourtour est bridé sur le carter l"a. Dans ce cas également, les chants 7"cl, 8"cl et les arêtes 7"c2, 8"c2 sont de longueur identique. Dans le mode d'exécution de fig. 6, les pales 7"'c et 8"'c des deux turbines 7"' et 8"'sont prévues carrées, les chants 7"'cl, 8"'cl de chaque pale étant de longueur égale à celle de leurs arêtes 7"'c2, 8"'c2. Dans ce mode d'exécution, les flasques et les disques ne sont pas plans, mais coniques, afin que les extrémités des flasques soient bridées contre les extrémités divergentes du carter l"'a.Cette forme des disques 7"'b et 8"'b permet de prévoir à leur périphérie une couronne dentée référencée respectivement 9, 10 qui engrènent ensemble au centre du carter l"'a, de manière à synchroniser la rotation de la turbine menée 7"' par rapport à la rotation de la turbine menante 8"' Bien entendu, dans le mode d'exécution de fig. 6 ou dans ceux de fig. 3 et 5, il serait aussi possible de prévoir à chacune des extrémités des moyeux des deux turbines des moyens tels que des pignons coniques susceptibles d'engrener l'un avec l'autre afin de synchroniser la rotation des deux turbines lorsque l'une d'entre elle est menante et l'autre menée. On a ainsi réalisé une pompe qui, bien entendu, peut tourner dans un sens ou dans le sens inverse, les deux manchons du carter étant alors destinés soit à l'aspiration, soit au refoulement du fluide. La structure des deux turbines permet d'engendrer dans les deux demi-volumes du carter ou enveloppe des volumes utiles importants correspondant au grand angle de rotation (X (fig. 4) suivant lequel le fluide est aspiré, tandis que le volume neutre correspondant au petit angle ,J3 correspond à une rotation à effet de volume restreint.De ce fait, le grand volume actif correspondant à l'angle Ce mécanisme différentiel de surface entraîne du côté refoulement une surpression due au rapport des surfaces égal environ à 2 qui minimise l'influence du petit volume neutre quant à l'assurance de débit effectif. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. En particulier, les deux turbines pourraient être entraînées par un mécanisme de transmission extérieur à pignons. Elles pourraient être aussi entraînées chacune par un organe moteur indépendant. REVENDICATIONS 1. Pompe rotative constituée d'un carter (la) renfermant deux turbines (7, 8), les pales (7c) de l'une (7) étant engagées entre celles (8c) de l'autre (8), du genre dont les axes géométrique (5, 6) des turbines sont orientés obliquement l'un par rapport à l'autre, chaque pale étant prévue plane et solidaire d'un moyeu (7a, 8a) co-axial par rapport à l'axe géométrique de chaque turbine (7, 8), caractérisée en ce que chaque moyeu (7a, 8a) présente une forme conique à conicité ouverte en direction de l'extérieur du carter (lc) et dont l'extrémité est située dans la zone médiane du carter, en ce que chaque pale (7c, 8c) comprend un chant (7cl) orienté radialement lorsqu'il est contenu dans le plan de symétrie du carter (la) se trouvant perpendiculaire au plan contenant les axes géométriques (5, 6) des turbines (7, 8), en ce que l'arête de liaison (7c2, 8c2) de chaque pale au moyeu correspondant s'étend sur toute la longueur de la génératrice de ce moyeu et en ce que cette arête de liaison est de même longueur que celle dudit chant (7cl, 8cl). 2. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pales (7c, 8c) de chacune des deux turbines (7, 8) présentent la forme d'un quadrilatère quelconque. 3. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pales (7"c, 8"c) de chacune des deux turbines (7", 8") présentent la forme d'un pentagone. 4. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pales (7"'c, 8"'c) de chacune des deux turbines (7"', 8"') présentent la forme d'un carré. 5. Pompe suivant l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisée en ce que chaque turbine (7, 8) comporte en son centre des moyens d'engrener avec l'autre afin de synchroniser leur rotation lorsque l'une d'elles est menante et l'autre menée. 6. Pompe suivant la revendication 4, caractérisée en ce que chaque turbine comporte à sa périphérie des moyens (9, 10) d'engrener avec l'autre lorsque l'une d'elle est menante et l'autre menée. 7. Pompe suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux tubines sont reliées par un mécanisme de transmission extérieur. 8. Pompe suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux turbines sont entraînées chacune par un organe moteur indépendant.