Brevet FR2756019A1 — publié le 19980522

La présente invention concerne une pompe à liquide à vis d'Archimède. Les vis d'Archimède sont connues comme moyens efficaces de manutention et de transport de produits pulvérulents ou visqueux. De telles vis sont mal adaptées à transporter et donc à pomper un liquide qui, du fait de sa fluidité, est moins sensible qu'un produit plus visqueux aux forces de frottement exercées par la rotation de la vis. En particulier, dans le cas d'une tubulure d'arrivée latérale par rapport à l'axe de la vis d'Archimède, on constate un certain refoulement du liquide dû à la composante centrifuge de la force exercée par la vis contre le liquide arrivant par cette tubulure. D'une manière générale, une pompe à liquide à vis d'Archimède a un rendement considéré comme insuffisant. On connaît, d'après le FR-A-2 447 475 une pompe à liquide à vis d'Archimède, comportant un carter cylindrique comprenant dans sa partie amont une tubulure d'arrivée de liquide débouchant latéralement dans ledit carter, une vis hélicoïdale mobile à l'intérieur du carter autour de son axe géométrique, et des moyens fixes de guidage du liquide s'étendant à l'intérieur du carter sensiblement sur la hauteur axiale de ladite tubulure d'arrivée, la vis s'étendant axialement en aval desdits moyens fixes de guidage. La pompe décrite dans ce document est destinée à être placée de façon que la vis ait son axe en position sensiblement verticale. Les moyens fixes de guidage sont constitués par au moins une chicane qui s'étend dans la direction du transport, au moins dans sa partie supérieure. Cette chicane a pour effet d'empêcher une rotation du liquide, qui atteint la vis sans mouvement giratoire. On obtient ainsi une élévation de la vitesse différentielle au moment où le liquide est saisi par la vis, et donc une augmentation du débit et du rendement de la pompe. Cette structure, prévue en particulier pour le transport d'eaux usées, à des débits relativement importants, n'a pas permis de confirmer les résultats espérés. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des pompes connues et de proposer une pompe du type précité de structure simple et fiable, susceptible de fonctionner dans toutes les positions de l'axe de la vis et utilisable dans une très large gamme de diamètres et de débits. Suivant l'invention la pompe du type précité est caractérisée en ce que les moyens fixes de guidage comportent une surface de forme sensiblement hélicoïdale s'enroulant sensiblement autour de l'axe géométrique de la vis hélicoïdale, à partir du fond côté amont du carter, dans le sens opposé au sens selon lequel la vis d'Archimède s'enroule autour dudit axe géométrique. Le liquide arrivant par la tubulure d'entrée est ainsi canalisé par la surface de forme sensiblement hélicoïdale qui lui communique une vitesse initiale de translation dans la direction de l'axe de la vis dans le sens de l'amont vers l'aval, et une vitesse initiale de rotation autour de l'axe de la vis dans le sens de rotation de cette dernière. Ainsi, la vis d'Archimède vient en contact avec un liquide mis en mouvement dans un sens favorable après élimination d'une grande partie des vitesses d'origine orientées dans des directions défavorables au rendement de la pompe. Suivant une version intéressante de l'invention, l'arbre de la vis d'Archimède s'étend jusqu'au fond côté amont du carter et le diamètre de cet arbre est relativement grand par rapport au diamètre extérieur de la vis. Les forces de frottement du liquide contre la paroi périphérique de l'arbre de la vis contribuent à donner au liquide une vitesse initiale de rotation dans le sens désiré. Selon une version avantageuse de l'invention, la surface sensiblement hélicoïdale s'enroule au moins selon un angle de 2700 autour de l'axe de la vis. Suivant une version préférée de l'invention, la surface sensiblement hélicoïdale passe, dans sa partie aval à l'extérieur de la courbe de raccordement entre la tubulure d'entrée et le carter. On évite ainsi de mélanger le liquide arrivant par la tubulure d'arrivée avec du liquide déjà mis en mouvement le long de la surface sensiblement hélicoïdale. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue schématique en perspective, avec arrachement, d'un mode de réalisation de la présente invention - la figure 2 est une vue partielle semblable à la figure 1 d'un second mode de réalisation de la présente invention - la figure 3 est une vue semblable à la figure 2 d'un autre mode de réalisation de la présente invention. On a représenté aux figures une pompe 1 à liquide à vis d'Archimède, comportant un carter cylindrique 2 comprenant dans sa partie amont une tubulure 3 d'arrivée de liquide débouchant latéralement dans ledit carter 2, une vis hélicoïdale 4 mobile à l'intérieur du carter 2 autour de son axe géométrique 7, et des moyens fixes de guidage du liquide s'étendant à l'intérieur du carter 2 sensiblement sur la hauteur axiale H de ladite tubulure d'arrivée 3, la vis 4 s'étendant axialement en aval desdits moyens fixes de guidage. Suivant l'invention, les moyens fixes de guidage comportent une surface 6 de forme sensiblement hélicoïdale s'enroulant sensiblement autour de l'axe géométrique 7 de la vis hélicoïdale 4, à partir du fond 8 côté amont du carter 2, dans le sens 9 opposé au sens 10 selon lequel la vis d'Archimède 4 s'enroule autour dudit axe géométrique 7. On voit à la figure que le sens 9 est également le sens de rotation de la vis 4 schématisé par la flèche 23 à la figure 1. Dans cet exemple, l'arbre 5 de la vis d'Archimède 4 s'étend jusqu'au fond 8 côté amont du carter 2 et traverse ce fond 8 de l'autre côté duquel est situé le moteur 11 d'entraînement de la vis 4. La vis 4 est une vis d'Archimède classique. Dans les exemples représentés, la surface 6 est une surface hélicoïdale classique engendrée par des rayons perpendiculaires à l'axe géométrique 7 s'appuyant sur une hélice classique constituant le bord extérieur 12 de la surface 6. La surface 6 pourrait être sensiblement différente d'une surface rigoureusement hélicoïdale. Dans l'exemple de la figure 1, la surface hélicoïdale 6 est un tronçon de vis hélicoïdale fixe 13. Dans l'exemple de la figure 2, la surface hélicoïdale 6 est la surface extérieure côté aval d'un bloc fermé 14 s'étendant entre la surface 6 et le fond 8 côté amont du carter 2. Le bloc fermé 14 peut être un bloc plein moulé, par exemple d'une seule pièce avec le carter 2 ou introduit à l'intérieur de ce carter. Le bloc 14 peut également être un bloc creux limité par la surface 6, le fond 8 côté amont, une paroi périphérique extérieure 15 et une paroi périphérique intérieure 16 entourant l'arbre 5, comme représenté à la figure 2. Le diamètre de l'arbre 5 de la vis 4 est avantageusement relativement grand par rapport au diamètre extérieur de la vis 4, et peut par exemple correspondre au quart ou à la moitié de ce diamètre ou même à une fraction supérieure à la moitié de ce diamètre. Ceci permet à la surface périphérique de l'arbre 5 d'exercer sur le liquide une force de frottement proportionnelle au diamètre de l'arbre sans pénaliser outre mesure le débit de la pompe sensiblement proportionnel au carré du diamètre extérieur de la vis (si l'on néglige la section droite de l'arbre 5). Dans l'exemple représenté à la figure 3, la surface hélicoïdale 6 est un tronçon de vis hélicoïdale fixe 17 qui s'enroule selon un angle de 2700 autour de l'axe géométrique 7 de la vis 4 à partir d'un rayon 18 du fond 8 sensiblement perpendiculaire à l'axe 19 de la tubulure d'entrée 3, jusqu'à un rayon 20 du carter 2 sensiblement parallèle à l'axe 19 de la tubulure 3 et s'étendant de l'axe géométrique 7 de la vis 4 vers ladite tubulure 3 à une hauteur au dessus du fond 8 côté amont du carter 2 au moins égale à la hauteur axiale H de la tubulure 3. On voit à la figure 1 que le tronçon de vis fixe 13 représenté à cette figure s'enroule autour de l'arbre 5 et l'axe géométrique 7 d'un angle d'environ 3600, à partir d'un rayon 22 du fond 8 parallèle à l'axe 19. L'angle d'enroulement de la surface 6 peut être supérieur à 2700 à partir du rayon 18 ou à 3600 à partir du rayon 22. On voit également à la figure 1 que, dans sa partie aval, la surface sensiblement hélicoïdale 6 et son bord extérieur 12 passent à l'extérieur de la courbe, schématisée en 21, de raccordement entre la tubulure d'entrée 3 et le carter 2. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut effectuer sur ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention. Ainsi, l'arbre 5 de la vis 4 peut être arrêté à l'extrémité amont de ladite vis. Dans ce cas, la surface hélicoïdale 6 s'enroule d'une manière quelconque autour de l'axe géométrique 7 avec ou sans support axial. Dans ce cas, le moteur 11 est situé à un endroit quelconque différent de celui décrit ci-dessus. La tubulure 3 d'arrivée de liquide a bien entendu une section droite de forme quelconque et est placée et orientée de manière quelconque par rapport à l'axe géométrique 7 de la vis 4. La pompe à liquide ainsi décrite est utilisable dans une gamme très large de dimensions et de débits. La surface sensiblement hélicoïdale 6 peut être une surface à pas variable, ou une surface en gradins successifs, parallèles à l'axe 7 ou inclinés par rapport à celui-ci, ou toute surface capable d'imprimer au liquide arrivant à l'intérieur du carter 2 une composante de vitesse axiale et une composante de vitesse de rotation autour de l'axe 7 dans le sens de la flèche 9. L'axe 19 de la tubulure d'arrivée 3 peut ne pas être dans un plan perpendiculaire à l'axe 7. REVENDICATIONS 1 - Pompe (1) à liquide à vis d'Archimède, comportant un carter cylindrique (2) comprenant dans sa partie amont une tubulure (3) d'arrivée de liquide débouchant latéralement dans ledit carter (2), une vis hélicoïdale (4) mobile à l'intérieur du carter (2) autour de son axe géométrique (7), et des moyens, fixes de guidage du liquide s'étendant à l'intérieur du carter (2) sensiblement sur la hauteur axiale (H) de ladite tubulure d'arrivée (3), la vis (4) s'étendant axialement en aval desdits moyens fixes de guidage, caractérisée en ce que les moyens fixes de guidage comportent une surface (6) de forme sensiblement hélicoïdale s'enroulant sensiblement autour de l'axe géométrique (7) de la vis hélicoïdale (4), à partir du fond (8) côté amont du carter (2), dans le sens (9) opposé au sens (10) selon lequel la vis d'Archimède (4) s'enroule autour dudit axe géométrique (7). 2 - Pompe à liquide selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface sensiblement hélicoïdale (6) est un tronçon de vis hélicoïdale fixe (13, 17 > 3 - Pompe à liquide selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface sensiblement hélicoïdale (6) est la surface extérieure côté aval d'un bloc fermé (14) s'étendant entre ladite surface (6) et le fond (8) côté amont du carter (2). 4 - Pompe à liquide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'arbre (5) de la vis d'Archimède (4) s'étend jusqu'au fond (8) côté amont du carter (2). 5 - Pompe à liquide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le diamètre de l'arbre (5) de la vis d'Archimède (4) est relativement grand par rapport au diamètre extérieur de la vis (4). 6 - Pompe à liquide selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la surface sensiblement hélicoïdale (6) s'enroule au moins selon un angle de 2700 autour de l'axe géométrique (7) de la vis (4) 7 - Pompe à liquide selon la revendication 3, caractérisée en ce que la surface sensiblement hélicoïdale (6) s'enroule au moins selon un angle de 2700 à partir d'un rayon (18) du fond (8) côté amont du carter (2) sensiblement perpendiculaire à l'axe (19) de la tubulure d'entrée (3). 8 - Pompe à liquide selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la surface sensiblement hélicoïdale (6) s'enroule autour de l'axe géométrique (7) de la vis (4) jusqu'à un rayon (20) du carter (2) sensiblement parallèle à l'axe (19) de la tubulure d'entrée (3) et s'étendant de l'axe géométrique (7) de la vis (4) vers ladite tubulure (3) à une hauteur audessus du fond (8) côté amont du carter (2) au moins égale à la hauteur axiale (H) de la tubulure (3). 9 - Pompe à liquide selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que dans sa partie aval, la surface sensiblement hélicoïdale (6) passe à l'extérieur de la courbe (21) de raccordement entre la tubulure d'entrée (3) et le carter (2).