Brevet FR2794181A1 — publié le 20001201

La présente invention concerne une machine pour le pompage de matériaux de construction, en particulier de mortiers. On connaît des machines de pompage comprenant essentiellement une trémie de chargement du matériau et une pompe de matériau, à vis hélicoïdale excentrique, ayant une entrée reliée à la trémie et une sortie susceptible d'être reliée à un tube de refoulement du matériau. Des machines du type susdit sont utilisées dans les chantiers de construction, pour pomper des matériaux de construction, par exemple des mortiers, du niveau de la route à un site d'utilisation interne à un édifice en construction ou en reconstruction et, en particulier, à des niveaux supérieurs de l'édifice lui-même, de manière à éviter des transports onéreux de quantités discrètes de matériaux, au moyen d'une grue ou de monte-charges. Dans les machines connues, la pompe est généralement entraînée par un moteur électrique, par l'intermédiaire d'un réducteur ou d'un variateur et d'un arbre d'entraînement disposé au travers du fond de la trémie et doté d'un agitateur destiné aux matériaux. Les pompes à vis excentriques demandent un couple de démarrage plutôt élevé, surtout si elles sont neuves ou après un long arrêt. La machine du type décrit brièvement, par suite, utilise généralement des moteurs à puissance élevée et donnant un bon couple de pointe, ces moteurs électriques étant des moteurs asynchrones triphasés. Il y a des limitations à l'utilisation de la machine, qui la rendent coûteuse et inadaptée à des applications sur de petits chantiers dans le domaine domestique, dans lesquelles généralement on ne dispose pas d'une alimentation électrique triphasée. Le but de la présente invention est de réaliser une machine de pompage de matériaux de construction du type décrit ci-dessus, qui ne souffre pas des inconvénients susdits. Le but susdit est atteint par la présente invention dans la mesure où elle concerne une machine de pompage de matériaux de construction comprenant une trémie pour le chargement du matériau à pomper, une pompe de matériau de type à vis hélicoïdale excentrique, dotée d'une entrée communiquant avec ladite trémie et d'une sortie susceptible d'être reliée à un conduit de refoulement dudit matériau, un moteur pour l'entraînement de ladite pompe de matériau, et des moyens de transmission interposés entre ledit moteur et ladite pompe de matériau, caractérisée par le fait que lesdits moyens de transmission comprennent un variateur de vitesse comprenant, selon un principe oléodynamique, une pompe hydraulique principale à cylindrée variable entraînée par ledit moteur et un moteur hydraulique, actionné par ladite pompe hydraulique principale et relié à ladite pompe de matériau, et un dispositif de démarrage automatique progressif, associé audit variateur de vitesse oléodynamique et comprenant des moyens d'établissement de ladite cylindrée de ladite pompe hydraulique principale à une valeur de travail réglable, des moyens de rétablissement de la cylindrée de ladite pompe hydraulique principale à une valeur minimale à l'arrêt dudit groupe d'actionnement, et des moyens de variation progressive de ladite cylindrée de ladite valeur minimale à ladite valeur de travail au démarrage dudit groupe d'actionnement. Pour une meilleure compréhension de la présente invention, on va décrire ci-après une forme de réalisation préférée, à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique, en élévation et de côté, d'une machine de pompage de mortiers, réalisée selon la présente invention; et la figure 2 est un schéma hydraulique d'un variateur de vitesse oléodynamique de la machine de la figure 1. En se référant à la figure 1, on a désigné globalement par 1 une machine pour le pompage de matériaux de construction, en particulier des mortiers. La machine 1 comprend essentiellement une trémie 2 pour le chargement du matériau, qui est montée sur un châssis 3 dotée de roues 4, une pompe 5 à vis hélicoïdale excentrique ayant une entrée 6 communiquant avec la trémie 2 et une sortie 7 susceptible d'être reliée à un tube de refoulement de matériau 8, et un groupe 9 d'actionnement de la pompe 5. Le groupe d'actionnement 9 et la pompe 5 sont disposés en des parties opposées de la trémie 2; à l'intérieur de la trémie 2, à proximité d'une surface de fond 10 de celle-ci et un agitateur 11 rotatif, de type connu et de ce fait non décrit en détail, étant prévu au fond de celle-ci. L'agitateur 11 est doté d'un arbre 12 disposé en traversant la trémie 2, celui-ci prenant le mouvement du groupe d'actionnement 9 et entraînant à son tour la pompe 5. Le groupe d'actionnement 9 comprend essentiellement un moteur hydraulique 15 monophasé, de manière appropriée de type à cage d'écureuil, un variateur de vitesse 16 doté, selon un principe oléodynamique, d'un dispositif 17 de démarrage progressif, et un réducteur 18. De façon plus détaillée (figure 2), le variateur de vitesse 16 comprend une pompe hydraulique 20 principale à cylindrée variable et un moteur hydraulique 21, reliés entre eux en circuit fermé : la pompe 20 est entraînée par le moteur électrique 15, tandis que le moteur hydraulique 21 entraîne, par l'intermédiaire du réducteur 18, l'arbre 12 de l'agitateur Il et, ainsi, la pompe 5 à vis hélicoïdale. La pompe 20 et le moteur 21 sont de type réversible et peuvent être actionnés dans les deux sens de rotation; il faut préciser que les termes "refoulement" et "retour", "entrée" et Vysortie" et analogues, utilisés dans la description allant suivre, pour plus de clarté, se réfèrent à l'état de fonctionnement typique, dans lequel le sens de rotation de la pompe 20 et, par conséquent, du moteur 21 sont tels qu'il y a entraînement de la pompe 5 de matériau dans le sens apte à produire le pompage de matériau, de la trémie vers le tube de refoulement. Il est évident que de tels termes pourraient être permutés entre eux dans le cas d'inversion du sens de rotation de la pompe 20, ce qui est rendu nécessaire occasionnellement en cas d'engorgement du conduit de refoulement 8. La pompe 20 a un refoulement 22 relié à une entrée 23 du moteur 21, au moyen d'un conduit de refoulement 24; une sortie 25 du moteur 21 est reliée à l'aspiration 26 de la pompe 20 au moyen d'un conduit de retour 27. Aux conduits 24, 27 sont associées des soupapes de pression maximale 28 respectives, qui sont susceptibles de relier, lors d'une décharge, les conduits susdits, au franchissement d'un niveau maximum de pression de sécurité préfixée. La pompe 20 et le moteur 21 ont des lignes de drain 29, 30 respectives, reliées à un réservoir 31 de fluide fonctionnel. Le variateur de vitesse 16 comprend en outre une pompe hydraulique 34 auxiliaire, ayant un conduit d'aspiration 35 relié au réservoir 31 et un conduit de refoulement 36 relié aux conduits 24, 27 au moyen de soupapes 37 respectives de type unidirectionnel et à précharge; la pompe 34 a comme rôle d'alimenter en fluide opérationnel le circuit fermé défini par la pompe 20, le conduit 27, le moteur hydraulique 21 et le conduit 27, soit dans la phase de démarrage, soit lorsque la pression dans l'un des susdits conduits descend au-dessous d'une valeur de seuil préfixée. Le conduit de refoulement 36 de la pompe auxiliaire 34 est relié au réservoir 31 par une soupape 32 à fonction limitatrice de pression. Le dispositif 17 de démarrage progressif automatique comprend essentiellement un cylindre 38 hydraulique, susceptible de réguler la cylindrée de la pompe principale 20, et une électrovanne 39 pour commander le cylindre 38. Plus en détail, le cylindre 38 présente un piston 44, dont la tige 45 règle l'excentricité de la pompe 20 par l'intermédiaire d'un organe de transmission 46 illustré uniquement schématiquement sur la figure 2. Le piston 44 est chargé par un ressort 47 qui le maintient normalement en une position d'excentricité (et ainsi de débit) nulle de la pompe 20. Le piston 44 est mobile sous la poussée exercée par le fluide hydraulique, à l'encontre de l'action exercée par le ressort 47, vers une position de fin de course définie par une mise en butée axiale avec un organe d'arrêt 48 dont la position est réglable au moyen d'un petit volant 40. L'électrovalve 39 est du type à trois voies, deux positions, normalement fermée, et à une entrée 50 qui est reliée au conduit de refoulement 36 de la pompe auxiliaire 34, par l'intermédiaire d'une résistance localisée 51 à caractéristique réglable, une lumière de travail 52 reliée au cylindre 38 et une lumière de déchargement 53 reliée au réservoir 31. Une ligne 54 de pilotage électrique de l'électrovanne 39 est reliée à une ligne d'alimentation électrique du moteur 15, non illustrée, de manière à être alimentée lorsque le moteur 15 est alimenté. Le fonctionnement du groupe d'actionnement 9 est le suivant. Le ressort 47 du cylindre 38 maintient le piston 44 à la position de cylindrée de la pompe 20. Par suite, lorsque le moteur 15 est alimenté, le débit de la pompe 20 est initialement nul, le moteur hydraulique 12 est stationnaire et la charge exercée sur le moteur électrique 15 est sensiblement nulle. La pompe auxiliaire 34 met sous pression le circuit et, par l'intermédiaire de la résistance 51, la pression dans le cylindre 38 croît de façon progressive. Après un certain temps, dépendant du tarage de la résistance 51 et temps calculé de manière à permettre que le moteur hydraulique 15 puisse atteindre un état de régime auquel il est en mesure de fonctionner à pleine puissance, la pression dans le cylindre 38 surmonte la force exercée par le ressort 47 et déplace ainsi le piston 44 en faisant augmenter progressivement la cylindrée de la pompe 20. Dans cette phase, il y a, à la sortie du variateur 16, un couple élevé en ce que la puissance disponible du moteur 15 permet de fonctionner à la pression maximale définie par la soupape 28. Le piston 44 vient en butée contre l'organe 48, en une position axiale prédéfinie au moyen du petit volant 40 et correspondant à une valeur souhaitée de cylindrée de la pompe 20 et, ainsi, de débit en matériau fourni par la pompe 5. La pompe 5 à vis hélicoïdale est en mesure de fournir à la sortie une pression constante lorsqu'il y a augmentation du débit imposé, jusqu'à l'atteinte d'une valeur limite définie par la puissance nominale du moteur, si la demande de débit dépasse une telle valeur limite, la pression maximale pouvant être atteinte varie de manière inversement proportionnelle au débit demandé, diminuant ainsi de manière que le point de fonctionnement se déplace le long d'une courbe de puissance constante, égale à la puissance nominale du moteur électrique 15. Le débit demandé peut également être modifié durant le fonctionnement en agissant sur le petit volant 40, afin de réguler la cylindrée de la pompe 20. A la fin de la phase de travail, l'alimentation électrique du moteur 15 est désactivée et la soupape 39 se désexcite et se place à la position normale de fermeture. En conséquence de cela, le cylindre 38 est relié en décharge par la soupape 39, et le ressort 47 replace le piston 44 à la position de cylindrée nulle, prédisposant le groupe d'actionnement 9 pour un démarrage subséquent. En examinant la caractéristique de la machine 1 réalisée selon la présente invention et, en particulier, le groupe d'actionnement 9, les avantages qu'il permet d'obtenir apparaissent évidents. L'utilisation d'un variateur oléodynamique 16 en combinaison avec le dispositif de démarrage automatique progressif 17 permet d'obtenir un démarrage pratiquement à vide du moteur électrique 15 et dans la mesure où le débit de la pompe principale est rendu nul au démarrage par le variateur oléodynamique 16. Ceci permet d'utiliser un moteur électrique 15 monophasé, caractérisé par un bas couple de pointe, en combinaison avec la pompe à vis hélicoïdale 5, caractérisée par contre par la nécessité d'un couple de démarrage élevé. Le variateur 16 avec le dispositif de démarrage progressive 17 garantissent des couples de démarrage très élevés, de l'ordre de grandeur de 3-5 fois le couple nominal, également dans des conditions de demande de débit en régime élevées. Le démarrage, en l'absence de charge du moteur électrique 15, permet en outre de réduire le pic d'absorption de courant au démarrage, qui, souvent, est critique dans les réseaux d'alimentation monophasés, ce que l'on rencontre dans les usages domestiques. Avec un groupe d'actionnement 9 selon la présente invention, il est possible de faire varier à volonté le débit de la pompe 5 de 0 à la valeur maximale et d'imposer le débit avec le variateur 16 à une valeur fixe, ou de le faire varier durant le fonctionnement. Il est enfin clair que l'on peut apporter à la machine 1 décrite et, en particulier, au groupe d'actionnement 9 des modifications et des variantes, sans sortir du champ des revendications. En particulier, le moteur électrique 15 peut être remplacé par un moteur thermique, également caractérisé par un bas couple de pointe. REVENDICATIONS 1. Machine (1) pour le pompage de matériaux de construction, comprenant une trémie (2) pour le chargement du matériau à pomper, une pompe de matériau (5), à vis hélicoïdale excentrique, dotée d'une entrée (6) communiquant avec ladite trémie (2) et d'une sortie (7) susceptible d'être reliée à un conduit (8) de refoulement dudit matériau, un moteur (15) pour l'entraînement de ladite pompe de matériau, et des moyens de transmission (16, 18), interposés entre ledit moteur (15) et ladite pompe de matériau (5), caractérisée par le fait que lesdits moyens de transmission (16, 18) comprennent un variateur de vitesse (16) comprenant, selon un principe oléodynamique, une pompe hydraulique principale (20) à cylindrée variable, entraînée par ledit moteur (15), et un moteur hydraulique (21), actionné par ladite pompe principale (20) et relié à ladite pompe de matériau (5), et un dispositif de démarrage (17), automatique, progressif, associé audit variateur de vitesse (16), de façon oléodynamique, et comprenant des moyens (40, 48) d'établissement de la cylindrée de ladite pompe hydraulique principale (20) à une valeur de travail réglable, des moyens de rétablissement (47) de ladite cylindrée de la pompe hydraulique principale (20) à une valeur minimale à l'arrêt dudit groupe d'actionnement (9), et des moyens (38, 51) de variation progressive de ladite cylindre de ladite valeur minimale à ladite valeur de travail, au démarrage du groupe d'actionnement (9). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite valeur minimale de la cylindrée et de ladite pompe hydraulique principale (20) est égale à zéro. 3. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ledit moteur (15) est un moteur hydraulique monophasé. 4. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ledit moteur (15) est un moteur thermique. 5. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que ladite pompe hydraulique principale (20) est à pistons radiaux, ladite machine comprenant des moyens (46) de variation de l'excentricité de ladite pompe hydraulique principale (20). 6. Machine selon la revendication 5, caractérisée par le fait que lesdits moyens (38, 51) de variation progressive de ladite cylindrée de ladite pompe hydraulique principale (20) comprennent un cylindre hydraulique (38), relié à une pompe auxiliaire (34) dudit variateur de vitesse (16) par l'intermédiaire d'une résistance localisée (51), ledit cylindre (38) étant doté d'un piston (44) relié auxdits moyens (46) de variation de l'excentricité de ladite pompe hydraulique principale (20). 7. Machine selon la revendication 6, caractérisée par le fait que ledit cylindre (38) est à simple effet, lesdits moyens de rétablissement de ladite valeur minimale de la cylindrée de ladite pompe hydraulique principale (20) comprenant un ressort de rappel (47) dudit piston (44). 8. Machine selon la revendication 7, caractérisée par le fait que lesdits moyens d'établissement (40, 48) de la cylindrée de ladite pompe principale (20) hydraulique à la valeur de travail comprennent un organe d'arrêt (48) pour ledit piston dudit cylindre (38), susceptible de définir une position d'arrêt axiale réglable dudit piston (44) et des moyens (40) de régulation manuelle de la position dudit organe d'arrêt (48).