Brevet FR2757575A1 — publié le 19980626

La présente invention concerne le domaine technique des pompes du type à palettes, conçues pour déplacer un fluide au sens général et elle vise, plus précisément, les pompes à palettes adaptées pour transférer un fluide en particulier de nature inflammable ou explosive. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour assurer le transfert de gaz liquéfiés à haute pression, tels que des hydrofluoroalcane ou des mélanges d'hydrofluoroalcanes, présentant également une détente à basse température. Dans l'état de la technique, il est connu d'utiliser pour le transfert d'un fluide, une pompe à palettes comportant, dans un corps, un rotor monté dans une chambre de compression aménagée dans le corps réalisé par exemple en fonte. Le rotor est constitué par un arbre d'entraînement guidé en rotation dans des paliers de guidage. L'arbre est équipé de palettes qui sont réparties radialement de manière régulière. Le corps comporte un orifice d'aspiration communiquant avec la chambre de compression et un orifice de refoulement communiquant avec la chambre de compression. Lors de l'utilisation d'une telle pompe, il doit être considéré qu'il peut apparaître un frottement entre le rotor et le corps en raison d'une dégradation des moyens de guidage de l'arbre d'entraînement. Il s'ensuit que les conditions pour que le produit s'enflamme sont susceptibles d'être réunies, ce qui empêche le transfert d'un fluide à caractère inflammable, tel que par exemple un hydrofluoroalcane ou des mélanges d'hydrofluoroalcanes. De plus, il s'avère que les pompes à palettes connues ne permettent pas un transfert d'un fluide présentant une pression statique ou d'épreuve pouvant atteindre 90 bars. L'objet de l'invention vise à remédier aux inconvénients énoncés cidessus en proposant une pompe à palettes adaptée pour permettre le transfert d'un fluide à caractère inflammable et présentant une pression statique ou d'épreuve pouvant atteindre 90 bars. Pour atteindre cet objectif, la pompe à palettes selon l'invention comporte dans un corps - un rotor monté dans une chambre de compression aménagée dans le corps et constituée par un arbre d'entraînement sur lequel des palettes sont réparties radialement, - un canal d'aspiration pour le fluide, communiquant avec la chambre de compression, - un canal de refoulement pour le fluide, communiquant avec la chambre de compression, - des moyens de guidage et d'étanchéité en rotation de l'arbre d'entraînement. Selon l'invention, la pompe comporte - un corps monobloc pourvu, d'une part, de deux brides de fixation pour des éléments de raccordement communiquant avec chaque canal et, d'autre part, de deux flasques rapportés de manière étanche, montés de part et d'autre du rotor et dans lesquels sont montés les moyens de guidage, - et deux disques de friction réalisés en un matériau anti-étincelles et montés sur l'arbre d'entraînement en étant interposés entre les flasques et les palettes. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en coupe-élévation d'un exemple de réalisation d'une pompe conforme à l'invention. La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale prise sensiblement selon les lignes Il-ll de la fig. X La fig. 3 est une vue de détail d'un autre exemple de réalisation d'un rotor conforme à l'invention. La fig. 4 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une palette destinée à être montée sur un rotor tel qu'illustré à la fig. 3. La fig. 5 est une vue d'un exemple de réalisation d'une caractéristique de l'invention. Tel que cela apparaît plus précisément aux fig. 1 et 2, la pompe I selon l'invention est constituée par un corps 2 monobloc réalisé par moulage. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le corps 2 est réalisé en un matériau présentant une résilience adaptée pour résister aux basses températures, par exemple, inférieures à - 500 C. Par exemple, le corps 2 est réalisé en inox. Le corps 2 comporte intérieurement un logement de montage pour une chemise 3 délimitant intérieurement une chambre de compression 4 communiquant, d'une part, avec un canal d'aspiration 5 délimité par un conduit tubulaire 7 et, d'autre part, avec un canal de refoulement 8 délimité par un conduit tubulaire 9. De préférence, chaque conduit 7 et 9 comporte une bride 10 permettant le montage d'un élément de raccordement non représenté, tel qu'une canalisation. Chaque bride 10 forme avec le conduit associé du corps 1, un élément monobloc dans la mesure où la fabrication des brides est réalisée lors de l'opération de moulage du corps 1. Les brides de montage 10 sont pourvues d'alésages 11 de réception pour des organes assurant la fixation des éléments de raccordement. Il peut ainsi être obtenu une liaison rigide entre le corps I et les éléments de raccordement, adaptée pour supporter des contraintes mécaniques, de pressions pouvant atteindre 90 bars et de températures allant jusqu'à - soe C. La pompe I comporte également un rotor 12 constitué par un arbre d'entraînement 13 destiné à être relié à un organe moteur non représenté. L'arbre 13 est pourvu, dans sa région placée à l'intérieur de la chambre 4, d'un noyau ou d'un collet 14 de montage pour des palettes 15 au nombre de 6 dans l'exemple illustré. Le noyau 14 est maintenu fixement sur l'arbre 13 par tous moyens appropriés. Les palettes 15 sont réparties radialement de manière régulière sur l'arbre 13 en étant montées par paires de façon diamétralement opposée. Les palettes 15 présentent une largeur sensiblement égale à la largeur de la chemise 3 et sont réalisées en un matériau anti-étincelles. Chaque palette 15 est montée en coulissement libre radial à l'intérieur d'un logement 16 ménagé dans le noyau 14 de l'arbre. Les palettes 15 sont soumises à la force centrifuge permettant classiquement d'assurer la rentrée d'une des palettes d'une paire à l'intérieur du logement 16 et la sortie de l'autre palette de la paire dans la chambre 4, et inversement. La rotation du rotor 12 combinée aux déplacements des palettes 15 permettent d'assurer la compression du fluide à transférer. Conformément à l'invention, la pompe 1 comporte deux disques de friction 20 montés sur l'arbre d'entraînement 13 de part et d'autre des palettes 15. Les disques de friction 20 s'étendent ainsi transversalement par rapport à l'axe de l'arbre 13, de sorte que les palettes 15 viennent en contact avec les disques 20 par leur surface transversale 151. Avantageusement, les disques de friction 20 sont réalisés en un matériau anti-étincelles ne provoquant pas l'apparition d'étincelles en cas de frottements accidentels entre les disques de friction 20 et le rotor 12 et, plus précisément, L'arbre 13. Par exemple, les disques de friction 20 sont réalisés en cupro-nickel. Chaque disque de friction 20 est interposé entre les faces transversales des palettes et de la chemise 3 et un flasque 23 rapporté pour être monté fixement sur le corps 2 par tous moyens appropriés. Chaque disque de friction 20 se trouve ainsi pincé entre la face transversale interne du flasque 23 et la face transversale de la chemise 3. Chaque flasque 23 est monté de manière étanche sur le corps 2 à l'aide de joints d'étanchéité 24. Chaque flasque 23 comporte des moyens 25 de guidage en rotation et de blocage en translation pour l'arbre 13. De manière classique, les moyens 25 sont constitués par l'intermédiaire d'un roulement 26 dont la bague fixe est montée dans un flasque 23 et dont la bague tournante est montée sur l'arbre 13. De manière connue, L'arbre 13 est bloqué en translation par l'intermédiaire d'écrous 27 montés sur l'arbre 13 pour venir en appui sur chaque bague interne des roulements 26. Avantageusement, chaque disque de friction 20 comporte un passage 28 de communication entre ces deux faces transversales pour permettre une adaptation de la pression entre ces deux faces. Le fluide contenu dans la chambre 4 est ainsi apte, par le passage 28, à passer dans une chambre de confinement 31 ménagée entre la face externe d'un disque 20 et la face interne d'un flasque 23. Pour éviter la sortie du fluide de la chambre de confinement 31, chaque flasque 23 est pourvu de moyens 32 assurant une étanchéité en rotation et constitués classiquement par l'intermédiaire de garnitures fixe et tournante associées à des joints toriques fixe et tournant. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque flasque 23 est destiné à être équipé, sur sa face externe, d'un couvercle 41 équipé d'un joint d'étanchéité 42 coopérant avec l'arbre d'entraînement 13, de manière à constituer avec les moyens d'étanchéité 32, une enceinte de confinement 43. Avantageusement, chaque enceinte de confinement 43 est équipée d'un capteur de pression non représenté, monté dans un canal 44 aménagé dans chaque flasque 23 pour déboucher dans une enceinte 43. Les capteurs de pression sont reliés à un circuit de traitement permettant de détecter une augmentation de la pression à l'intérieur des enceintes de confinement 43 et, par suite, une fuite de fluide. Selon une caractéristique de l'invention préférée de réalisation, chaque palette 15 est bloquée selon la direction axiale de l'arbre d'entraînement 13. Tel que cela apparaît plus précisément aux fig. 3 et 4, chaque palette 15 est montée à l'intérieur d'un logement 16 présentant des butées de blocage axial de la palette. Dans l'exemple illustré sur la partie haute de la fig. 3, le logement 16 comporte, en section droite transversale, un profil en arc de cercle 161 destiné à recevoir une face complémentaire bombée lSI présentée par la palette 15 (fig. 4). L'engagement de la palette 15 à l'intérieur du logement 16 limite tout déplacement, selon la direction axiale de l'arbre 13. La partie basse de la fig. 3 illustre un exemple de réalisation du guidage axial des palettes. Selon cet exemple, la palette 15 possède une face présentant deux nervures destinées à être montées dans des rainures 162 radiales complémentaires ménagées sur l'arbre 13. Selon une caractéristique préférée de réalisation de l'invention, L'arbre d'entraînement 13 est guidé en rotation à l'aide de deux paliers 46 de retenue disposés de part et d'autre des disques de friction. Dans l'exemple illustré plus particulièrement à la fig. 5, chaque palier de guidage et de retenue 46 est monté à l'intérieur d'un couvercle 41. Chaque palier 46 est constitué par une bague antiétincelles, par exemple en bronze, permettant en cas de défaut accidentel des roulements 26, d'éviter une plongée de l'arbre et une détérioration des palettes 15. Dans l'exemple illustré à la fig. 1, il est à noter que chaque couvercle 41 est traversé par l'arbre 13, de manière que l'une ou l'autre de ses extrémités puisse être reliée à un organe de motorisation. Bien entendu, il peut être prévu, comme illustré à la fig. 5, de limiter la longueur de l'arbre 13 pour autoriser sa liaison sur l'une seulement de ses extrémités. Selon cette dernière variante de réalisation, un couvercle 41 obture de manière étanche le flasque associé, car l'arbre 13 ne traverse pas le couvercle 41 (fig. 5). L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS: 1 - Pompe à palettes pour le transfert d'un fluide inflammable, tel qu'un gaz liquéfié, la pompe comportant dans un corps (2): - un rotor (12) monté dans une chambre de compression (4) aménagée dans le corps (2) et constituée par un arbre d'entraînement (13) sur lequel des palettes (15) sont réparties radialement, - un canal d'aspiration (5) pour le fluide, communiquant avec la chambre de compression (4), - un canal de refoulement (8) pour le fluide, communiquant avec la chambre de compression (4), - des moyens de guidage (25) et d'étanchéité (32) en rotation de l'arbre d'entraînement (13), caractérisée en ce qu'elle comporte - un corps monobloc (2) pourvu, d'une part, de deux brides de fixation (10) pour des éléments de raccordement communiquant avec chaque canal (5, 8) et, d'autre part, de deux flasques (23) rapportés de manière étanche, montés de part et d'autre du rotor (12) et dans lesquels sont montés les moyens de guidage (25), - et deux disques de friction (20) réalisés en un matériau anti-étincelles et montés sur l'arbre d'entraînement (13) en étant interposés entre les flasques (23) et les palettes (15). 2 - Pompe à palettes selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux paliers (46) de guidage et de retenue pour l'arbre d'entraînement (13), disposés de part et d'autre des disques de friction (20). 3 - Pompe à palettes selon la revendication 2, caractérisée en ce que les paliers de guidage et de retenue (46) sont montés à l'intérieur de couvercles (41) fixés sur les flasques (23). 4 - Pompe à palettes selon la revendication 1, caractérisée en ce que les flasques (23) sont équipés des moyens d'étanchéité (32) pour le fluide, interposées entre l'arbre d'entraînement (13) et les flasques (23). S - Pompe à palettes selon les revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les couvercles (41) sont équipés de joints d'étanchéité (42) permettant de délimiter avec les moyens d'étanchéité (32), des enceintes de confinement (43). 6 - Pompe à palettes selon la revendication 5, caractérisée en ce que les enceintes de confinement (43) sont équipées d'un capteur de pression adapté pour détecter une fuite. 7 - Pompe à palettes selon la revendication 1, caractérisée en ce que les palettes (15) sont bloquées selon la direction axiale de l'arbre d'entraînement. 8 - Pompe à palettes selon la revendication 7, caractérisée en ce que chaque palette (15) est montée à l'intérieur d'un logement (16) présentant des butées de blocage axial des palettes. 9 - Pompe à palettes selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps monobloc (2) est réalisé en un matériau résilient, tel qu'en inox.