Brevet FR2741399A1 — publié le 19970523

POMPE A ROTOR PLANETAIRE. La présente invention a pour objet une pompe aspirante refoulante à rotor planétaire spécialement conçue pour aspirer et refouler des produits fragiles homogènes ou hétérogènes à faible ou à forte viscosité, par exemple, des produits alimentaires en morceaux de diverses grosseurs ou bien en pâtés ou en hachis plus ou moins homogène. On connaît des pompes, pourvue d'un rotor mobile dans une chambre et définissant avec cette dernière deux capsulismes opposés constituant chacun tour à tour capsulisme d'admission et capsulisme de refoulement. Dans la chambre, débouchent d'une part une conduite d'admission et d'autre part une conduite de refoulement, ces deux conduites étant respectivement en relation avec le capsulisme d'admission et le capsulisme de refoulement. Une des pompes connues, utilisable principalement pour le transfert de produits alimentaires dans des tuyauteries, possède dans le corps de pompe, une chambre dans laquelle est monté d'une part en rotation un piston de contour ovale, calé sur un arbre d'entraînement et d'autre part un clapet de séparation et d'étanchéité, maintenu en pression sur le piston par un organe élastique de rappel. L'inconvénient de genre de pompe, réside dans le fait qu'une rétention de matière se créée sous le clapet; l'auto nettoyage quasiment impossible. En outre si cette matière contient des éléments solides, le clapet risque de se déformer si ces particules dures se coincent entre l'extrémité du clapet et le corps de pompe. De plus le frottement du clapet sur le piston rotatif dû à la pression dans la chambre de refoulement associée à la force de rappel de l'organe élastique, limite la pression d'utilisation et produit l'usure du clapet et du rotor en libérant de surcroît des particules d'acier et-ou de matière plastique dans le produit transféré. Dans ce type de pompe, la tubulure d'admission est coaxiale à la chambre et l'arbre d'entraînement du piston est accouplé à une vis d'archimède assurant le gavage de la pompe, montée dans la tubulure d'admission et entraînée en rota tion par un mécanisme moteur. De part cette configuration, les produits, depuis la tubulure d'admission vers la tubu lure de refoulement subissent un changement important de direction ce qui accroît les pertes de charges. La présente invention à pour objet de pallier les inconvénients précédemment cités en mettant en oeuvre un nouveau type de pompe dans lequel a été supprimé le clapet de séparation et dans lequel les tubulures d'admission et de refoulement sont toutes deux radiales à la chambre. A cet effet la pompe selon l'invention, comporte un corps de pompe dans lequel est formée une chambre dans laquelle débouchent une tubulure d'admission et une tubulure de refoulement et dans laquelle est monté de manière mobile un rotor définissant avec ladite chambre, deux capsulismes opposés, constituant tour à tour capsulisme d'admission et capsulisme de refoulement, lesdits capsulismes étant séparés de manière étanche l'un de l'autre notamment par contact du rotor avec la face sans fin de la chambre, se caractérise essentiellement en ce que - le rotor présente un profil elliptique et selon son axe géométrique central transversal AA', axe normal et sécant simultanément au petit axe et au grand axe du profil elliptique du rotor, est accouplé à un mécanisme moteur d'entraînement, ledit mécanisme entraînant d'une part le rotor en rotation sur lui-même, autour de l'axe AA', et d'autre part, l'axe (AA') autour d'un axe géométrique BB', - l'axe géométrique BB' et l'axe géométrique AA' sont parallèles et écartés l'un de l'autre d'une valeur (r) ou valeur du rayon d'excentration, - et en considérant un repère mécanique attaché au corps de pompe, constitué par un trièdre, le mouvement du rotor sur lui même, s'effectue dans le même sens que le mouvement de l'axe AA' autour de l'axe BB' et l'axe AA' est entraîné autour de l'axe BB' selon une vitesse angulaire instantanée double de la vitesse de rotation du rotor sur lui même. Selon une autre caractéristique de l'invention, la longueur du grand axe du profil elliptique du rotor est égale à la longueur du petit axe du profil elliptique, aug menté de quatre fois la valeur du rayon d'excentration. Grâce à ces caractéristiques, la face de profil elliptique du rotor, quelle que soit la position angulaire dudit rotor, est toujours tangente à une même droite parallèle aux axes AA' et BB'. Ainsi selon cette droite ou parallèlement à cette dernière et à faible distance, sera avantageusement disposée l'arrête rectiligne d'un élément d'étanchéité, assurant, en combinaison avec le contact du rotor avec la face enveloppe de la chambre, la séparation étanche des deux capsulismes. Le rotor étant guidé dans son mouvement uniquement par le mécanisme moteur d'entraînement, il est maintenant possible d'ajuster la valeur de la pression de l'élément d'étanchéité sur le rotor ou d'ajuster la valeur du jeu fonctionnel entre cet élément et le rotor. Selon une autre caractéristique de l'invention, le mécanisme moteur d'entraînement comprend un axe maneton monté d'une part fixement dans un alésage du rotor, pratiqué selon l'axe AA', et d'autre part en rotation dans au moins un palier ménagé dans l'alésage excentré d'un élément tournant guidé en rotation selon l'axe BB' dans des paliers, ledit mécanisme comprenant par ailleurs organe moteur prévu avec un arbre de sortie de puissance sur lequel un couple moteur est disponible, ledit arbre de sortie étant accouplé par l'intermédiaire d'éléments de transmission de mouvement circulaire d'une part à l'axe maneton et d'autre part à l'élément tournant. D'autres buts, avantages et caractéristiques techniques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation, donnée à titre d'exemple non-limitatif en se référant aux dessins annexés en lesquels - les figures 1 à 6 montrent le mouvement du rotor de la pompe, - la figure 7 est une vue de face d'une pompe selon l'invention, le flasque d'obturation de la chambre étant retiré, - la figure 8 est une vue en coupe longitudinale de la pompe selon une première forme de réalisation du mécanisme moteur d'entraînement, - la figure 9 est une vue en coupe longitudinale d'une pompe selon une seconde forme de réalisation du mécanisme moteur d'entraînement, - la figure 10 est une section selon la ligne AA de la figure 9. Telle que représentée, la pompe selon l'invention, comprend un corps de pompe 1 dans lequel est ménagée une chambre 2 obturable par un flasque 3 et dont le profil de la face sans fin latérale 4 épouse la courbe enveloppe de la trajectoire du rotor 5. Ce rotor 5 présente un profil de forme elliptique et définit avec la chambre 2 et avec un élément d'étanchéité 6 fixé de manière amovible dans la chambre, un capsulisme d'admission du produit en relation avec une tubulure 7 d'admission du produit et un capsulisme de refoulement du produit, en relation avec une tubulure de refoulement 8 de produit. La tubulure d'admission, par l'intermédiaire de brides appropriées, est solidarisée à une conduite d'arrivée des produits, et la tubulure de refoulement, par l'intermédiaire de brides, est solidarisée à une conduite de départ des produits.La conduite d'arrivée des produits, pourra recevoir une vis d'archimède de gavage du capsulisme d'admission. I1 y a lieu de noter que quelle que soit la position angulaire du rotor 5 dans la chambre, le capsulisme d'admission et le capsulisme de refoulement sont toujours respectivement en relation avec la tubulure d'admission et avec la tubulure de refoulement et que quelle que soit la position angulaire du rotor dans la chambre, la séparation étanche des deux capsulismes est toujours réalisée. Les axes centraux des tubulures 7 et 8 sont sécants et forment un angle aigu dans lequel est disposé en fixation par vis à la face 4 de la chambre, l'élément d'étanchéité 6, constitué, selon l'exemple préféré de réalisation, par un segment racleur de section droite polygonale et comportant une lèvre de raclage sur laquelle glisse la face de profil elliptique du rotor 5 au cours de son évolution dans la chambre 2. Comme on peut le voir en figure 1 à 6, l'axe central transversal AA' du rotor est mobile en translation circulaire autour d'un axe BB' qui lui est parallèle, et simultanément à ce mouvement, le rotor 5 est entraîné en rotation autour de l'axe AA'. Toujours selon cette position, la lèvre de raclage, l'axe AA' et l'axe BB' sont contenus dans un même plan géométrique normal au grand axe du profil elliptique du rotor, et l'axe AA' est situé entre la lèvre de raclage et l'axe BB'. En figure 1, on peut voir que le grand axe du profil elliptique du rotor est perpendiculaire à la bissectrice de l'angle formé par les axes longitudinaux de tubulure 7 et 8. Selon cette position, les volumes des capsulismes d'admission et de refoulement sont égaux et minimaux. Les figures 2 à 6 montrent l'évolution du volume des deux capsulismes et dans la position du rotor selon la figure 6, le volume du capsulisme est maximal et compte tenu du volume de la chambre, est relativement important. Ainsi la pompe, tout en présentant un encombrement réduit, peut transférer une quantité importante de produit et ce à faible vitesse ce qui la rend apte à recevoir des produits fragiles. Le mouvement du rotor 5 sur lui même, autour de l'axe AA', et le mouvement de l'axe AA' autour de l'axe BB', s'effectuent dans le même sens par rapport à un trièdre de référence attaché au corps de pompe 1 et dont un des axes est parallèle à l'axe BB', sont synchronisés et sont donnés de préférence par un seul et même mécanisme moteur d'entraînement, logé en partie ou en totalité dans un carter 9, attenant au corps de pompe 1 et fixé de toute manière connue à ce dernier.Ce mécanisme d'entraînement entraîne le rotor 5 autour de l'axe AA' selon une vitesse angulaire instantanée deux fois moins élevée que la vitesse angulaire instantanée d'entraînement de l'axe AA' autour de l'axe BB' et comprend notamment un axe maneton 10 accouplé au rotor 5 d'une part et guidé d'autre part à rotation dans des paliers à billes montés dans l'alésage excentré d'un élément tournant, constitué par un arbre cylindrique 11, monté lui même à rotation dans le carter 9 dans des paliers à billes fixés à ce dernier. L'axe maneton 10 se développe selon l'axe AA' et l'arbre 11 selon l'axe BB'. L'arbre 11 par une forme d'embout cylindrique qu'il présente selon l'une de ses extrémités s'engage dans un alésage pratiqué dans la paroi de fond de la chambre du corps de pompe et vient au ras de la face interne de cette paroi de fond.Un joint d'étanchéité est disposé dans l'alésage autour de la forme d'embout. La portion terminale avant de l'axe maneton 10, s'engage dans un alésage pratiqué dans le rotor selon l'axe transversal central du profil elliptique qu'il présente et est fixé au moins en rotation à cet axe par clavetage par exemple. Par axe central transversal, on entend l'axe normal et sécant au petit axe et au grand axe du profil elliptique du rotor. L'axe maneton 10 et l'arbre 11 sont accouplés tous deux, par l'intermédiaire d'éléments de transmission du mouvement circulaire, à l'arbre de sortie 12 d'un organe moteur 13, par exemple, un moteur électrique. De préférence, à l'arbre 11 est fixé de manière coaxiale, une couronne dentée 14 coopérant en engrènement avec un pignon denté 15 de la transmission de mouvement entre l'arbre de sortie 14 et l'arbre 11. L'axe maneton 10 traverse de part en part l'arbre 11 et selon une première forme de réalisation, un engrenage à denture interne est fixé de manière coaxiale à l'axe maneton en arrière de l'arbre 11. Avec cet engrenage à denture interne 15 coopère en engrènement un pignon denté fixe 16 solidaire du carter 9. La valeur du rayon du cercle primitif du pignon fixe 16 est égal à la valeur du rayon d'excentration 2, de l'axe AA' par rapport à l'axe BB'. Par ailleurs, le rayon du cercle primitif du pignon 16 est à la moitié de la valeur du rayon du cercle primitif de l'engrenage à denture interne 15. Avantageusement, le pignon fixe 16 est prévu avec une embase de fixation au carter 9. Cette embase, sous forme de disque par exemple, présente des lumières oblongues, coaxiales et se développant chacune selon un arc de circonférence de cercle. Dans ces lumières s'engagent des vis de fixation. Ces lumières permettent, avant immobilisation du pignon, l'ajustement de la position angulaire du rotor par légère rotation dans un sens ou dans l'autre du pignon 16. Selon la forme de réalisation, telle qu'elle vient d'être décrite, la couronne dentée 14 coopère en engrènement avec un pignon denté 17 fixé à l'arbre de sortie 12. Selon la forme préférée de réalisation, la couronne dentée et le pignon dentée sont coniques, l'arbre de sortie 12 étant radial au carter 9. Selon une autre forme de réalisation, comme représentée en figure 9, l'axe maneton 10 reçoit en fixation en extrémité libre, selon un plan diamétral, un tenon 18 monté en coulissement dans la mortaise diamétrale 19 d'un plateau 20, guidé en rotation par au moins un palier selon un axe parallèle à l'axe BB', ledit plateau 20 étant accouplé à l'arbre de sortie de puissance 12 de l'organe moteur 13. Selon cette disposition, le cylindre généré par la translation circulaire de l'axe AA' est tangent à l'axe de rotation du plateau 20. De préférence, le plan diamétral selon lequel se développe le tenon, contient le grand axe de la section elliptique du rotor. Bien que l'accouplement par tenon et mortaise soit suffisant pour assurer la rotation de l'axe maneton et de l'arbre 11, il est préférable d'utiliser une seconde transmission de mouvement entre le plateau 19 et l'arbre 11. A cet effet, le plateau 20 comporte un engrenage externe 21 coopérant en engrènement avec un pignon denté 22 fixé à un arbre 23 guidé en rotation dans des paliers selon un axe parallèle à l'axe BB', le dit arbre 23 recevant par ailleurs en fixation un second pignon denté 24 coopérant en engrènement avec la couronne dentée 14 de l'élément tournant 11, la valeur de la vitesse angulaire de l'élément tournant 11 étant le double de la valeur de la vitesse an gulaire du plateau 20. Selon cette configuration, l'arbre 12 de sortie du moteur est parallèle à l'axe BB'. Enfin, il y a lieu de noter que la pompe est réversible, c'est-à-dire, que le rotor peut tourner dans l'autre sens que celui initialement prévu à condition d'inverser l'orientation de l'élément d'étanchéité. I1 va de soi que la présente invention peut recevoir toutes variantes dans le domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS. 1/ Pompe comportant un corps de pompe (1) dans lequel est formée une chambre (2) dans laquelle débouchent une tubulure d'admission (7) et une tubulure de refoulement (8) et dans laquelle est monté de manière mobile un rotor (5) définissant avec ladite chambre deux capsulismes opposés constituant tour à tour capsulisme d'admission et capsulisme de refoulement, les dits capsulismes étant séparés de manière étanche l'un de l'autre notamment par contact du rotor (5) avec la face enveloppe (4) de la chambre (2) caractérisée en ce que - le rotor (5) présente un profil elliptique et selon son axe géométrique central transversal (AA'), axe normal et sécant simultanément au petit axe et au grand axe du profil elliptique, est accouplé à un mécanisme moteur d'entraînement, ledit mécanisme entraînant d'une part le rotor en rotation sur lui-même, autour de l'axe (AA'), et d'autre part l'axe (AA') autour d'un axe géométrique (BB'), - l'axe géométrique (BB') et l'axe géométrique (AA') sont parallèles et écartés l'un de l'autre d'une valeur (r) ou valeur du rayon d'excentration, - et en considérant un repère mécanique attaché au corps de pompe (1), constitué par un trièdre, le mouvement de rotation du rotor (5) sur lui même, s'effectue dans le même sens que le mouvement de l'axe (AA') autour de l'axe (BB') et l'axe (AA') est entraîné en autour de l'axe (BB') selon une vitesse angulaire instantanée double de la vitesse de rotation du rotor (5) sur lui même. 2/ Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la longueur du grand axe du profil elliptique du rotor (5) est égale à la longueur du petit axe du profil elliptique augmenté de quatre fois la valeur du rayon d'excentration (r). 3/ Pompe selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par un élément d'étanchéité (6) disposé fixement dans la chambre (2) se développant parallèlement aux axes (AA') et (BB'), et sur lequel glisse la face de profil elliptique du rotor (5), ledit élément, assurant en combinaison avec le contact du rotor (5) avec la face enveloppe (4) de la chambre (2), la séparation étanche des deux capsulismes. 4/ Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le mécanisme moteur d'entraînement comprend un axe maneton (10) monté d'une part fixement dans un alésage du rotor (5), pratiqué selon l'axe (AA'), et d'autre part en rotation dans au moins un palier ménagé dans l'alésage excentré d'un élément tournant (11) guidé en rotation selon l'axe (BB') dans des paliers, ledit mécanisme comprenant par ailleurs organe moteur (13) prévu avec un arbre (12) de sortie de puissance sur lequel un couple moteur est disponible, ledit arbre de sortie (12) étant accouplé par l'intermédiaire d'éléments de transmission de mouvement circulaire d'une part avec l'axe maneton (10) et d'autre part avec l'élément tournant (11). 5/ Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément tournant (11) est prévu avec une couronne dentée (14), centrée par rapport à l'axe (BB'), avec laquelle coopère en engrènement un pignon denté (17), (24) de la transmission de mouvement entre l'élément tournant (11) et l'arbre (12) de sortie de l'organe moteur (13). 6/ Pompe selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que l'axe maneton (10) reçoit en fixation de manière centrée par rapport à l'axe (AA'), un engrenage (15) à denture interne coopérant en engrènement avec un pignon denté (16) fixe, la valeur du rayon du cercle primitif du pignon fixe (16) étant égal à la valeur du rayon d'excentration (r) et à la moitié de la valeur du rayon du cercle primitif de l'engrenage (15) à denture interne. 7/ Pompe selon la revendication la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que l'axe maneton (10) reçoit en fixation en extrémité libre, selon un plan diamétral, un tenon (18) monté en coulissement dans la mortaise diamétrale (19) d'un plateau (20), guidé en rotation par au moins un palier selon un axe parallèle à l'axe (BB') ou confondu avec ce dernier, ledit plateau (20) étant ac couplé à l'arbre de sortie de puissance (12) de l'organe moteur (13). 8/ Pompe selon la revendication 5 et la revendication 7, caractérisée en ce que le plateau (20) comporte un engrenage externe (21) coopérant en engrènement avec un pignon denté (22) fixé à un arbre (23) guidé en rotation dans des paliers, selon un axe parallèle à l'axe (BB') ledit arbre (23) recevant par ailleurs en fixation un second pignon denté (24) coopérant en engrènement avec la couronne dentée (14) de l'élément tournant (11), la valeur de la vitesse angulaire de l'élément tournant (11) étant le double de la valeur de la vitesse angulaire du plateau (20). 9/ Pompe selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que l'élément tournant (11) est un arbre cylindrique.