Brevet FR2823537A1 — publié le 20021018

intermédiaire ou d'un engrenage. DISPOSITIF DE POPAGE A POPE A CAVITES PROGRESSIVES La prdseLe invenLion e siLue dans le domaine dea popes caviLAs progressives ou pompes Moineau. 'invenLion concerne plus particuli@remenL des erfecLionnemenLs apporL@s un agencemenL classique d'un Lel disposiLit de pompage qui esL illusLrd la figure 1 des dessins annexs, ce disposiLif de pempage comporLanL: - une pompe caviL@s progressives 1 coprenanL un roLor blicoidal 2 inLdrieur une caviLd hlicoidale 4 d'un sLaLor exL@rieur 3; - des moyens moLeurs 5 pour enLainer le roLor 2, lesdiLs moyens moLeurs ayanL u arbre de sorLie 6 sensiblemenL coaxial l'axe 7 de la caviLA sLaLorique 4; - un arbre inLermdiaire ou bielle 8 qui esL accoupl6, une de ses exLrdmiLG, par un cardan 9 l'exLrdmiLd du roLor 2 eL qui, son auLre exLrmiL6, esL mO en rotaLion par 1'arbre de sorLie 6 des moyens moLeurs 5 par l'inLermdiaire d'un arbre de liaison 14 et d'un cardan 10. En outre, un carter 11 abrIte l'arbre inLermdiaire ou bielle 8 et eL solidaris de mani@re Lanche au sLaLor 2 de la pempe 1, ce carLer possAdanL une ouverLure laL6rale 12 consLiLuanL l'enLrde (flche 13) du produiL devanL aLre refould par la pempe 1. L'arbre de liaison 14 esL exL6rieuremenL lisse eL il coop@re avec un organe d'@LanchiLd 15, par exemple du Lype presse-6Loupe, gui esL mainLenu axialemenL par un carLer inLemdiaire (ou bride) 16 assuranL la liaison sLucLurelle enLre l'exLrmiLA du carLer 11 de l'arbre intermédiaire ou bielle 8 et le carter des moyens moteurs 5. Les cardans 9 et 10 sont d'un type conçu plus spécifiquement pour l' application aux pompes Moineau et sont décrits notamment dans le document FR-A-2 442 367 auquel on pourra se reporter pour une information plus complète. Une brève description en est donnée ci-après. En référence à la figure 2, on décrit plus spécialement ci-après la fixation de la bielle 8 sur le bout de l'arbre de liaison 14, étant entendu que la fixation de la bielle sur le rotor est du même type. Ladite fixation est assurce: - axialement, à l' aide d'une vis 18 traversant, dans un alésage à paroi lisse 19, le centre du fond 20 du pot, cette vis étant vissée dans un trou 21 taraudé selon l'axe du bout en regard 22 de l'arbre 14; - et, angulairement, par coopération de deux pions cylindriques 23 emmanchés à force dans le fond 20 avec des lumières complémentaires 24 évidées dans le bout 22. Les axes des deux pions 23 ou trous 24 sont parallèles et symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe central commun au pot 17, à la vis 18 et au bout 22. Le diamètre de ces pions et trous doit être suffisant pour que lesdits pions puissent transmettre les couples entre l'arbre 14 et la bielle 8. Entre la tête de la vis 18 et le fond du pot 17 contre lequel elle est appliquée est interposée une rondelle 25 de diamètre suffisant pour interdire toute possibilité de dégagement axial des pions 23 hors de leurs logements. Le joint homocinétique ou cardan 10 comprend un pivot transvereal 26 monté dans l'extrémité ouverte du pot 17 et enfilé dans un collier 27 solidaire de l'extrémité correspondante de la bielle 8. Le profil intérieur de ce collier est doublement tronconique avec convergence vers le centre de fa,con telle que le contact entre collier et pivot soit assuré seulement au niveau de la zone étranglée centrale du collier, ce qui permet les débattements angulaires de la bielle non seulement autour de l'axe du pivot 26, mais aussi autour de la droite perpendiculaire à la fois à cet axe et à celui de la bielle et passant par le point d' intersection de ces deux axes (droite perpendiculaire au plan du papier sur la figure 2). Le pivot 26 est maintenu en place par une bague 28 entourant l'extrémité ouverte du pot et calé sur celle-ci à l'aide d'un téton fileté 29. Un manchon souple et étanche 30 dont les extrémités sont serrées de façon étanche sur respectivement la bielle 8 et le pot 17 - au niveau d'une gorge 31 évidée extérieurement dans celui-ci - permet d'isoler le mécanisme vis-à-vis des produits à pomper. Pour compléter cette étanchéité et en même temps parfaire le centrage relatif entre le bout 22 et le pot 27, on prévoit à la base de ce dernier un reLord annulaire 32 débordant axialement au-delà du fond 20 et propre à entourer jointivement le bout 22 et l'on interpose un joint d'étanchéité torique 33 entre ce rebord et ce bout. En pratique, on prévoit un chanfrein annulaire 34 sur le pourtour de la face frontale du bout 22: le joint 33 peut alors être logé dans la cavité annulaire de section triangulaire délimitée par ce chanfrein et par la zone annulaire rentrante le long de laquelle le rebord 32 se raccorde au fond 20. La liaison à cardan qui vient d'être décrite brièvement en regard de la figure 2 telle qu'exposée dans le document FR-A-2 442 367 est largement utilisée dans les dispositifs de pompage à cavités progressives o elle S donne satisfaction dans le cadre des objectifs qui lui ont été assignés. L'avantage principal de cette liaison est son aptitude à transmettre des couples beaucoup plus élevés (de l'ordre de 1,5 fois plus élevés) que ceux pouvant être transmis par un accouplement à cardan classique, en raison du dimensionnement relativement important qui peut être donné au pivot central qui est ainsi mécaniquement très résistant. Un autre avantage important réside dans la simplicité structurelle de cette liaison qui, en ne mettant en _uvre qu'un axe unique, est capable d'un double mouvement de rotation grâce à l'alésage biconique de la tête de la bielle. Toutefois, c' est précisément dans la conformation biconique de cet alésage que se trouvent les limites d'emploi de cet agencement connu. En effet, le fonctionnement satisfaisant résulte d'un compromis entre l'inclinaison maximale de la bielle par rapport à l'axe, ce qui implique un jeu d'autant plus important entre cet axe et l'alésage biconique que l'inclinaison maximale est élevée, et - le jeu entre l'axe et l'alésage biconique qui, s'il est trop important, entraîne des à-coups dans la transmission, et donc des vibrations et des bruits élevés en fonctionnement. En pratique, la valeur de l'inclinaison de la bielle par rapport à l'horizontale n'excède pas 2 , avec s déjà, pour cette valeur, un jeu considéré comme important. De facon courante, cette inclinaison est choisie de l'ordre de 1 . Cette faible valeur de l'inclinaison de la bielle sur l'horizontale a pour conséquence une longueur importante de la bielle: comme on peut le voir à la figure 1, la transmission entre l'arbre de liaison 14 et l'extrémité du rotor 2 est au moins aussi longue, voire sensiblement plus longue, que la pompe 1 elle-même. Le dispositif de pompage dans son ensemble se révèle donc très long et encombrant et il existe aujourd'hui une demande pressante de la part des utilisateurs pour des dispositifs de pompage moins encombrants, tout en conservant les mêmes performances de pompage. L'invention a pour but de proposer une solution technique perfectionnée qui permette de résoudre l'inconvénient de la longueur excessive des dispositifs actuels et qui réponde ainsi aux souhaits des utilisateurs, tout en étant capable de transmettre des couples identiques et donc de conserver les performances des dispositifs de pompage actuels. A ces fins, un dispositif de pompage tel qu'exposé au préambule se caractérise, étant agencé conformément à l' invention, en ce que les moyens de transmission de mouvement comprennent: - deux logements solidaires respectivement de l'extrémité du rotor et de l'extrémité de l'arbre menant des moyens moteurs, - un élément rigide allongé dont les extrémités sont solidaires de deux pivots abrités respectivement dans les deux logements, l'élément allongé étant solidarisé auxdits pivots avec une liberté de rotation autour d'axes respectifs traneversaux à l'élément, lesdits pivots étant retenus dans les logements respectifs avec une liberté de débattement rotatif autour d'axes respectifs parallèles à l'élément allongé et transvereaux aux susdits axes. Grâce aux dispositions de l' invention, on réalise des liaisons qui, d'une part, sont susceptibles d'autoriser des inclinaisons beaucoup plus importantes de l'élément allongé par rapport à l'horizontale et qui, d'autre part, sont agencées de manière telle que des organes différents assurent la transmission du couple (faces planes organe allongé/pivot) et la transmission de l' effort axial de réaction du rotor (organe allongé/goupille/support de goupille). Cette répartition des deux types d' effort entraîne un soulagement de chaque pièce composante, voire autorise leur moindre dimensionnement. Il devient alors possible de faire travailler l'organe allongé sous une inclinaison pouvant, dans un exemple typique, atteindre de l'ordre de 5 , pour une longueur de l'élément allongé de l'ordre de 135 mm d'axe à axe, contre environ 675 mm dans un agencement antérieur pour la transmission du même couple. Au surplus, chaque accouplement peut être réalisé sous une forme beaucoup plus compacte, avec un diamètre extérieur sensiblement plus faible que les accouplements antérieurs (par exemple typiquement un diamètre de l'ordre de 51 mm, contre 76 mm auparavant). D'une façon générale, les moyens de transmission de mouvement conformes à l' invention sont très compacts et sont donc à même de donner entièrement satisfaction aux utilisateurs. Dans un mode de réalisation préféré, l'élément allongé est solidarisé, avec possibilité de rotation, aux pivots par des goupilles respectives et lesdites goupilles traversent les pivots respectifs en s'étendant au-delà de ceux-ci pour être reques dans des empreintes creuses respectives pratiquées dans les parois des logements, au moins une de ces empreintes creuses étant oblongue parallèlement à l' étendue de l' élément allongé pour autoriser un débattement de ladite extrémité de la goupille, et donc pour autoriser un débattement en rotation dudit pivot par rapport au logement. Outre que ce mode de réal i sat ion fait appel à des pièces simples à fabriquer et à assembler, il offre l'avantage que, en position inclinée de l'élément allongé, la goupille de chaque accouplement prend appui sur la paroi latérale de l'empreinte creuse oblongue: on a ainsi une reprise de la composante verticale de l' effort axial de réaction du rotor. Avantageusement et de façon simple, lesdits logements et lesdits pivots sont de formes complémentaires cylindriques de révolution. Dans un exemple de réalisation préféré, les moyens de transmission de mouvement comprennent une enveloppe en forme de manchon tutulaire dont les extrémités entourent de façon étanche les extrémités respectives du rotor et de l'arbre menant. De préférence alors, l'enveloppe en forme de manchon tuLulaire est constituée en un matériau déformable, notamment en élastomère, et ses extrémités sont serrées à l' aide de colliers respectifs, de façon étanche, sur les extrémités respectives du rotor et de l'arbre menant. Grâce à cet agencement, les pièces constitutives de la transmission (c'est-à-dire non seulement les pièces des accouplements, mais aussi l'élément allongé) sont isolées du produit à pomper: les pièces peuvent être réaliséss en un matériau classique, par exemple en acier, sans prsoccupation d'une interaction avec le produit à pomper. Au surplus, les moyens de transmission se présentent alors sous forme d'un élément cylindrique à paroi lisse dont le diamètre est approximativement celui de l'extrémité du rotor et celui de l'arbre menant des moyens moteurs: l'écoulement du produit à pomper ne rencontre ainsi aucun obstacle entre l' orifice d'entrée dans le carter et la pompe proprement dite. Au surplus, l'orifice d'entrée possède ici un diamètre qui, désormais, représente une fraction très notable de la longueur du carter des moyens de transmission (par exemple typiquement environ un tiers de cette longueur). L'orifice d'entrée peut alors être disposé en position centrée sur le carter: c'est maintenant cet orifice d'entrée, qui déLouche en regard des moyens de transmission, qui sert d' orifice de visite technique desdits moyens de transmission. I1 en résulte une simplification structurelle du carter qui, dans les dispositifs antérieurs, est équipé d'un orifice d'entrée du produit vers son extrémité située du côté des moyens moteurs et d'une trappe de visite technique vers son extrémité située du côté de l'extrémité du rotor de la pompe. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples purement illustratifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 3 est une vue de dessus, en coupe, de moyens de transmission agencés conformément à l' invention; - la figure 4 est une vue de bout, en coupe S traneversale, selon la ligne IV-IV de la figure 3; - la figure 5 et une vue extérieure de côté des moyens de transmission de la figure 3; - la figure 6 est une vue de dessus, analogue à la figure 3, d'une partie d'une variante de réalisation des moyens de la figure 3; et - la figure 7 est une vue schématique de côté, en coupe, de l'ensemble d'un dispositif de pompage incluant des moyens de transmission conformes à l' invention. En se référant tout d'abord aux figures 3 à 6, on va décrire les moyens de transmission de mouvement 35 de l'invention, qui comprennent un élément allongé rigide 36 raccordé, à ses extrémités, à des moyens d'accouplement articulés respectifs, 37 et 38, dont l'un 37 est solidaire de l' extrémité du rotor 2 et dont l' autre 38 est solidaire de l'extrémité de l'arbre menant 14. On va décrire l'un de ces moyens d'accouplement, par exemple 38, étant entendu que l'autre lui est identique de façon symétrique. Les moyens d'accouplement 38 comprennent un corps 39 qui est solidaire de l' extrémité de l' arbre menant 14 (respectivement de l'extrémité du rotor 2 pour les moyens d'accouplement 37); le corps 39 est soit d'une seule pièce avec l'arbre 14, soit rapporté sur cet arDre et fixé à celui-ci. Le corps 39 a son extrémité évidée axialement, définissant ainsi un logement axial 40 dans lequel est engagé un pivot 41 qui est fendu 42 axialement dans sa zone centrale. De préférence car il s'agit alors d'un agencement simple, le logement 40 et le pivot 41 sont de formes complémentaires cylindriques de révolution. Le pivot 41 possède un diamètre sensiblement égal à la distance entre les parois du logement 40 et est engagé dans le logement avec son axe perpendiculaire à l' axe du logement 40, de sorte que le pivot 41 puisse tourner dans le logement 40. La fente 42 est définie par deux parois sensiblement parallèles écartées l'une de l'autre d'une distance égale à l' épaisseur de l' extrémité aplatie 43 de l'élément allongé 36, laquelle extrémité aplatie 43 est engagée dans ladite fente. Le pivot 41 et l'extrémité 43 sont accouplés de façon rotative l'un par rapport à l'autre à l'aide d'une goupille 44 travereant diamétralement le pivot 41 et approximativement perpendiculaire aux parois du logement 40. Les extrémités de la goupille 44 font saillie au- delà du pivot 41 et coopèrent avec des lumières en vis-à vis pratiquées dans les parois du logement 40. Dans l'exemple illustré à la figure 3, une extrémité 45 de la goupille 44 est arrondie et est proche d'un pergage 46 de la paroi correspondante du corps 39 qui possède un diamètre sensiblement inférieur à celui de la goupille: on constitue ainsi une possibilité d'accès à la goupille pour son démontage. L'autre extrémité 47 de la goupille est engagée dans une lumière oblongue 48 pratiquée dans la paroi correspondante du corps 39 qui est allongée axialement, mais qui possède une largeur sensiblement égale au diamètre de la goupille. Une vis d'appui 49 est prévue dans le chant de la partie aplatie 43 de l'élément allongé 36 pour solidariser celui-ci en rotation avec la goupille 44. Dans ces conditions, l'élément allongé 36 est susceptible d'un mouvement de rotation autour de l'axe de la goupille 44, tandis que le pivot 41 est susceptible d'un certain débattement angulaire grâce à la liberté de déplacement de l'extrémité 47 de la goupille 44 dans la lumière allongée 48 avec guidage de la goupille 44 dans ladite lumière 48. Dans la variante de réalisation représentée à la figure 6, les deux côtés du logement axial 40 sont réalisés symétriquement, avec deux lumières allongées 46, 48 recevant les deux extrémités respectives saillantes de la goupille 44 qui est ainsi guidée bilatéralement dans la rotation du pivot 41 autour de son axe.. On constitue ainsi des moyens d'accouplement particulièrement performants dans lesquels les deux axes orChogonaux d'articulation sont matérialisés par deux pièces distinctes, à savoir le pivot 41 et la goupille 44. De plus le couple est transmis par la coopération des faces de l'extrémité aplatie 43 de l'élément allongé 36 et des faces en regard de la fente 42 du pivot 41: autrement dit, la surface relativement importante des faces en appui mutuel de l'extrémité 43 de l'élément allongé 36 et du pivot 41 autorise la transmission de couples de valeurs élevoes. Par contre, la composante de réaction axiale du rotor est reprise uniquement par la goupille qui, de ce fait, peut présenter un diamètre bien moindre que l'axe 26 du dispositif antérieur qui transmettait à lui seul les deux efforts. 12 2823537 L'élément allongé 36 peut se présenter sous n'importe quelle forme propre à assurer sa fonction: il peut s'agir dun fer plat, mais il peut s'agir aussi d'une tige - ronde ou carrée - dont les extrémités sont usinées S pour se présenter sous la forme aplatie requise pour sa coopération avec le pivot 41. L'élément allongé 36, les pivots 41 et les goupilles 44 sont métalliques, notamment en acier. Finalement on notera que l'encombrement transversal des moyens d'accouplement est peu important et correspond approximativement aux diamètres des extrémités du rotor 2 et de l'arbre menant 14 respectivement. Il en résulte que 1tensemble des moyens de transmission s'insère sans saillie radiale notable entre le rotor 2 et l'arbre menant 14. Il en résulte que, comme cela est visible sur la vue de côté de la figure 7 qui montre l'ensemble d'un dispositif de pompage équipé de moyens de transmission de mouvement agencés conformément à l'invention, ces moyens de transmission de mouvement ne gênent pas la pénétration du produit dans l 'orifice d'entrée de la cavité statorique de la pompe Moineau. Il en résulte également la faculté d'isoler les organes mécaniques des moyens de transmission de mouvement vis-à-vis du produit à pomper, en disposant un manchon protecteur tubulaire 50, avantageusement constitué en un matériau déformable (par exemple en élastomère), qui à ses extrémités est serré de façon étanche sur le corps 39 par des frettes 51. On évite ainsi que des dépôts de produits viennent s'incruster dans les recoins du mécanisme. En outre, il devient possible de pomper des produits (acides par exemple) non compatibles avec les pièces métalliques (en acier par exemple) des moyens de transmission de mouvement. 13 2823537 Les dispositions qui viennent d'être exposées autorisent une inclinaison de l'élément allongé 36 qui est beaucoup plus importante que celle que pouvait prendre la bielle 8 des dispositifs antérieurs (par exemple typiquement une inclinaison de l'ordre de 5 par rapport à l'horizontale, contre approximativement 1 auparavant). Cela permet de réaliser les moyens de transmission de mouvement 35 sous une forme beaucoup plus compacte que jusqu'à présent (par exemple typiquement longueur de l 'ordre de 135 mm d' axe à axe, contre approximativement 675 mm dans les dispositifs préalables). Pour mieux fixer les idées, un dispositif de pompage mettant en _uvre les dispositions de l' invention a été représenté à la figure 7 dans les mêmes conditions que 1S le dispositif antérieur illustré à la figure 1 (les mêmes références numériques sont conservées pour désigner les mêmes organes). On constate que le raccourcissement des moyens de transmission de mouvement se traduit notamment par le fait que l' orifice d'entrée 12 du produit se trouve maintenant sensiblement en position centrale sur le carter 11, en regard des moyens de transmission de mouvement 35. Compte tenu de son diamètre relativement important par rapport à la longueur des moyens de transmission de mouvement 35, l' orifice d'entrée 12 peut à lui seul donner accès à tous les organes des moyens de transmission de mouvement 35. Autrement dit, la trappe de visite (52 sur la figure 1) qui donnait accès au cardan 9 situé côté rotor peut désormais être supprimée et la structure du carter 11 s'en trouve simplifiée. 14 2823537 REN7ENDICATIONS 1. Dispositif de pompage comprenant: - une pompe à cavités progressives ou pompe S Moineau (1) comportant un rotor hélicoïdal (2) intérieur à une cavité hélicoïdale (4) d'un stator extérieur (3), - des moyens moteurs (5) pour entrainer le rotor (2) en rotation, ces moyens moteurs ayant un arbre menant (14) sensiblement coaxial à l'axe de la cavité du stator, - des moyens de transmission de mouvement (35) propres à transmettre au rotor (2) le mouvement de rotation de l'arbre menant (14) des moyens moteurs tout en accompagnant le déplacement en rotation de l'axe du rotor autour de l'axe de la cavité du stator, caractérisé en ce que les moyens de transmission de mouvement (35) comprennent: - deux logements (40) solidaires respectivement de l'extrémité du rotor (2) et de l'extrémité de l'arbre menant (14) des moyens moteurs, - un élément rigide allongé (36) dont les extrémités sont solidaires de deux pivots (41) abrités respectivement dans les deux logements (40), l'élément allongé (36) étant solidarisé auxdits pivots avec une liberté de rotation autour d' axes respectifs transversaux à l'élément, - lesdits pivots (41) étant retenus dans les logements (40) respectifs avec une liberté de débattement rotatif autour d'axes respectifs parallèles à l'élément allongé (36) et traneversaux aux susdits pivots (41). 2. Dispositif de pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément allongé (36) est S solidarisé, avec possibilité de rotation, aux pivots (41) par des goupilles (44) respectives coaxiales aux susdits axes de rotation de l'élément allongé (36) transvereaux à celui-ci et en ce que lesdites goupilles (44) traversent les pivots (41) respectifs en sétendant au-delà de ceux ci pour étre reques dans des empreintes creuses (46, 48) respectives pratiquées dans les parois des logements, au moins une de ces empreintes creuses (48) étant oblongue parallèlement à l'étendue de lélément allongé (36) pour autoriser un débattement de ladite extrémité (47) de la 1S goupille (44), et donc pour autoriser un débattement en rotation dudit pivot (41) par rapport au logement (40). 3. Dispositif de pompage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits logements (40) et lesdits pivots (41) sont de formes complémentaires cylindriques de révolution. 4. Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de transmission de mouvement (35) comprennent une enveloppe en forme de manchon tubulaire (50) dont les extrémités entourent de façon étanche les extrémités respectives du rotor (2) et de l'arbre menant (14). 5. Dispositif de pompage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enveloppe en forme de manchon tubulaire (50) est constituée en un matériau déformable, notamment en élastomère, et en ce que ses extrémités sont serrées à l'aide de colliers (51) respectifs, de façon étanche, sur les extrémités respectives du rotor (2) et de l'arbre menant (14). 6. Dispositif de pompage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'élément allongé (36), les pivots (41) et les goupilles (44) sont des pièces