Brevet FR2838166A1 — publié le 20031010

gravitation pour la production d'énergie mécanique. - 1 28381 66 POMPE ROTATIVE La présente invention concerne une pompe rotative. Plus spécifiquement, la présente invention concerne une pompe rotative pour produits alimentaires, du type comprenant un corps extérieur définissant une cavité communiquant avec une ouverture d'admission et une ouverture de refoulement; au moins un élément oblong rotatif tournant autour d'un axe respectif; et un dispositif d'étanchéité interposé entre l'élément rotatif et le corps pour définir, à l'intérieur de la cavité, une chambre d' admission à volume variable et une chambre de refoulement communiquant avec l'ouverture d'admission et de refoulement respectivement. Le dispositif d'étanchéité comprend normalement un joint à lèvre coopérant de manière coulissante avec l'élément rotatif et forcé contre l'élément rotatif par un élément élastique, normalement un ressort logé à l'intérieur de la chambre de refoulement. La présence des éléments de pression élastiques - qui sont indispensables dans les pompes connues pour que la pompe fonctionne correctement, plus spécialement au démarrage et à faible vitesse en général - présente plusieurs inconvénients, à la fois fonctionnels et économiques, en raison des éléments élastiques qui sont en permanence en contact avec le fluide pompé. Par conséquent, d'un côté, le nettoyage en profondeur de la pompe, qui est essentiel lorsqu'il s'agit de produits alimentaires, est rendu extrêmement difficile, voire impossible; et, d'un autre côté, en cas de rupLure et/ou d'éclatement, les éléments élastiques contaminent le produit, qui doit par conséquent être rejeté à un coût 2 28381 66 considérable, étant donné le temps nécessaire à la détection d'un éventuel dommage partiel. De plus, en cas de rupLure, des fragments peuvent se bloquer entre la lèvre d'étanchéité et l'élément rotatif et/ou entre l'élément rotatif et le corps extérieur, provoquant ainsi une abrasion, qui peut ensuite entraîner une diminution de l'efficacité de la pompe et une contamination du produit pompé par un autre matériau métallique et non métallique. Pour cette raison, les pompes connues nécessitent une maintenance approfondie. Un objet de la présente invention est de fournir une pompe rotative conçue pour fournir une solution directe et à faible coût aux inconvénients ci-dessus, et qui, plus particulièrement, comprenne un petit nombre de pièces, et soit facile à assembler et à stériliser. Un autre objet de la présente invention est de fournir une pompe rotative qui soit facile à entretenir, et dont les ouvertures d' admission et de refoulement puissent être inversées sans aucune intervention manuelle nécessaire. Selon la présente invention, il est proposé une pompe rotative, plus particulièrement pour produits alimentaires, telle que revendiquée dans la revendication 1. Un mode de réalisation non limitatif de l' invention va être décrit à titre d'exemple en faisant référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 illustre une vue partiellement sectionnée, avec les parties retirées dans un but de clarté, d'un mode de réalisation préféré de la pompe selon la présente invention i 3 2838166 la figure 2 illustre une petite section le long de la ligne II-II sur la figure 1 i la figure 3 illustre une variation d'un détail de la figure 1. Le numéro 1 sur les dessins en annexe indique une pompe rotative pour des produits en général, et pour des produits alimentaires en particulier. La pompe 1 comprend un corps métallique 2, qui comprend deux corps d'extrémités 3 en forme de plaque se faisant face, et un corps annulaire 4 s'étendant entre et relié intégralement de manière étanche aux corps 3 en forme de plaque. Les corps 3 et 4 définissent une cavité communiquant extérieurement par le biais de deux ouvertures d' admission/de refoulement de fluide 6 et 7, et reliée à un arbre de transmission motorisé 8. Comme cela est illustré plus particulièrement sur la figure 2, l'arbre 8 possède un axe 9, et comprend une portion intermédiaire 10 à l'intérieur de la cavité 5 reliée de manière étanche au fluide aux corps 3 à l' aide des joints respectifs 11, et deux portions d'extrémité opposées 12 s'étendant à l'extérieur des corps 3 et reliées chacune au corps relatif 3, de manière axiale et rotative autour de l'axe 9, au moyen d'un disposltlf ou tête 13 de support respectlf monté sur un paller. Chaque dispositif 13 comprend un corps en forme de coupelle 14 relié intégralement au corps relatif 3 par des vis 15, et qui, depuis une paroi d'extrémité respective 16 située à l'écart du corps 3, renferme deux paliers 17, et un joint connu 18 définissant une chambre étanche 19 dans laquelle les paliers 17 fonctionnent immergés dans un fluide de lubrification. Une portion d'extrémité 20 du corps en forme de coupelle 14 s'étendant à partir du corps relatif 3 est filetée intérieurement, et est vissée à l'intérieur à l' aide d'un écrou à oeil 22 forcant un autre joint 23 entre une portion relative 12 de l'arUre 8 et le corps relatif 3. Chaque écrou à ocil 22 déLinit, avec le joint relatif 18 et le corps relatif 3, des chambres annulaires ou des conduites respectives 24 et 25, qui communiquent extérieurement par le biais d'un ou plusieurs passages 26 formés dans la portion filetée 20. Comme cela est illustré sur la figure 2, la portion intermédiaire 10 est fixce à un corps rotatif connu 26a, qui, dans l'exemple décrit, comprend deux éléments oblongs intégraux 27 qui tournent d' environ 90 autour de l'axe 9 les uns par rapport aux autres (figure '). Chaque élément oblong 27 est fixé, de manière coulissante et étanche au fluide connue, à une surface intérieure du corps 2 pour définir, partiellement avec les corps relatifs 3 et 4 et la cavité intérieure 5, deux chambres relatives 29 et 30 à volume variable communiquant avec l'ouverture 6 et l'ouverture 7 respectivement (figure 1). Les chambres 29 et 30 sont également définies par un élément d'étanchéité de culbuteur commun 31 fixé de manière étanche au fluide, lors de l'utilisation, aux corps relatifs 3 et 4 et à l'élément oblong respectif 27. Comme cela est particulièrement illustré sur la figure 1, chaque élément de culbuteur 31 est fabriqué en une seule pièce, en matériau plastique supérieur résistant à l' abrasion, et de préférence en matériau connu sous l' appellation commerciale ZEDEXO100 commercialisée par WOLF KUNSTSTOFF GLEITLAGER GMBH. Chaque élément de culLuteur 31 est placé à califourchon sur l'élément oblong relatif 27, et comprend deux portions latérales ou d'extrémité 33, et une portion de 2838166 culbuteur intermédiaire 34 fixée aux corps 3 à l' aide d'une goupille 35 pour culbuter librement par rapport au corps 2 autour d'un axe charnière 36 ccaxial avec la goupille 35, parallèle à l'axe 9, et reposant sur un plan P contenant l'axe 9. Le plan P coïncide avec un plan central de symétrie de l'élément de culbuteur 31, lorsque l'élément de culbuteur 31 se trouve dans une position d' oscillation centrale stable dans laquelle les portions latérales 33 sont à la même distance du plan P. Sur le côté faisant face à l'élément oblong relatif 27, une portion intermédiaire 34 est définie par une surface concave dont la concavité fait face à l'élément oblong relatif 27, et dont le rayon de courbure est supérieur au rayon minimum de courbure de l'élément oblong relatif 27 (figure 1), de manière à pouvoir être détachée à tout moment de la surface extérieure de l'élément oblong relatif 27, quelle que soit la position angulaire de l'élément 27, et de manière à définir partiellement, avec la surface extérieure, une chambre 38. Les portions latérales 33 sont de forme et de taille identiques, et se terminent, sur le côté faisant face à l'élément oblong 27, par des lèvres d'étanchéité identiques respectives 39 - rigides dans l'exemple illustré - définissant latéralement une chambre 38. Plus spécifiquement, les lèvres 39 sont situées sur les côtés opposés du plan P. quelle que soit la position angulaire de l'élément oblong autour de l'axe 9, se projettent vers l'élément oblong relatif 27, s'étendent parallèlement aux axes 9 et 36, et coopèrent de manière étanche au fluide avec l'élément oblong relatif 27 pour séparer complètement les chambres 29 et 30 à volume variable. - - Dans un premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, la géométrie des lèvres 39, la distance dl entre les axes 9 et 36 mesurée le long du plan P. et la distance d2 entre les extrémités des lèvres 39 coulissant en contact avec l'élément oblong relatif 27 et mesurée perpendiculairement au plan P. sont telles qu'elles permettent à l'élément de culbuteur 31, lors de l'utilisation, de culLuter autour de l'axe 36 par rapport à l'élément oblong 27, quelle que soit la position angulaire de l'élément oblong 27 par rapport au corps 2, de manière à ce que l'une des lèvres 39 entre en contact avec l'élément rotatif oblong 27 à chaque fois, et de manière à ce que le bord coulissant de l'autre lèvre 39 soit maintenu à une distance d3 de la surface extérieure de l'élément oblong 27, permettant ainsi à la chambre 38 de communiquer avec l'une ou l'autre des chambres 29, 30. La distance d3 se situe d'une manière pratique entre 0,5 et 3 millimètres. Comme cela est illustré sur la figure 1, sur le côté opposé aux lèvres 39, une portion intermédiaire 34 et des portions latérales 33 sont définies par une surface 40 détachée de la surface intérieure du corps 2 pour définir une chambre 41, qui communique avec l'une ou l'autre des chambres 29, 30 selon la position angulaire de l'élément de culbuteur 31 par rapport à l'élément oblong 27, et qui communique avec la chambre 38 par le blais d'une gorge 43 formée dans l'élément de culbuteur 31 et faisant face au corps 3 en forme de plaque. Dans un autre mode de réalisation illustré sur la figure 3, la géométrie des lèvres 39, la distance dl entre les axes 9 et 36 mesurée le long du plan P. et la distance d2 entre les extrémités des lèvres 39 coulissant 7 2838166 en contact avec l'élément oblong relatif 27 et mesurée perpendiculairement au plan P. sont telles que les lèvres 39 entrent simultanément en contact avec la surface extérieure de l'élément oblong 27 (d3 égale à zaro), quelle que soit la position angulaire de l'élément oblong 27 par rapport au corps 2. Comme cela est illustré sur la figure 1, chaque portion latérale 33 est définie extérieurement ou latéralement par une surface circulaire convexe 45, qui est coaxiale avec l'axe 36, définit partiellement les chambres relatives 29, 30, et coopère de manière coulissante et étanche, lors de l'utilisation, avec une surface de guide circulaire complémentaire respective 46 également coaxiale avec l'axe 36. Les surfaces de guide 46 définissent, intérieurement, des annexes intérieures respectives 47 du corps 2, qui sont spéaulaires par rapport au plan P et qui, à leur tour, définissent partiellement les chambres respectives 29, 30. Plus spécifiquement, les annexes 47 s'étendent depuis une surface intérieure du corps 2 vers l'élément oblong 27, et sont définies, sur le côté faisant face à l'élément oblong 27, par une surface d'extrémité 48 faisant face à l'élément oblong 27 et étant séparée de la surface extérieure de l'élément oblong 27 par une distance qui peut être sensiblement égale à zéro, et par conséquent dans le seul but d'empêcher tout coulissement relatif avec l'élément oblong, par exemple lorsque les deux lèvres 39 coulissent en contact avec l'élément oblong 27, ou qui peut être supérieure à zéro, par exemple de 1 à 4 millimètres, en fonction de la densité du fluide pompé et de la différence de pression d'admission/de 8 2838166 refoulement, lorsque seule l'une des lèvres 39 coopère de manière coulissante avec l'élément oblong 27. Lors du démarrage de la pompe, et dans le cas o seule l'une des lèvres 39 peut toucher l'élément oblong relatif 27, lorsque l'élément oblong 27 tourne, la différence de pression instantanse du fluide dans les chambres 29 et 30 agit directement sur l'élément de culLuteur 31, et plus particulièrement sur la portion de la surface 45 ne s'accouplant pas de manière coulissante avec la surface de guide 46 de l'une des portions latérales 33 et sur la lèvre respective 39, et génère un couple qui fait tourner l'élément de culbuteur 31 autour de l'axe 36 par rapport à l'élément oblong 27, et force l'autre lèvre 39 contre l'élément oblong 27; la lèvre 39 soumise à une pression plus forte, d'un autre côté, se déplace dans une position détachée de la surface extérieure de l'élément oblong 27, permettant ainsi aux chambres 38 et 41 de communiquer avec l'une des chambres 29, 30, et d' atteindre un état d' équilibre dynamique en conséquence de la différence au sein de la section sur laquelle le fluide agit. Lorsque le sens de rotation des éléments 27 est inversé, la nouvelle différence de pression créée inévitablement génère un couple opposé, qui fait tourner l'élément de culbuteur 31 dans le sens opposé au sens précédent par rapport à l'élément oblong, de manière à ce que la lèvre précédemment détachée 39 soit désormais forcée contre l'élément oblong 27 afin d' assurer une étanchéité, tandis que l'autre lèvre 39 se déplace dans la position détachée afin de permettre aux chambres 38 et 41 de communiquer l'une avec l'autre et avec les autres chambres 29,30. Si les deux lèvres 39 entrent simultanément en contact avec l'élément oblong 27, d'autre part, les lèvres 39 restent en contact avec la surface externe de l'élément oblong 27, indépendamment du sens de rotation et de la vitesse de l'élément oblong 27, et indépendamment de la différence de pression du fluide dans les chambres 29 et 30. En d'autres termes, chaque lèvre 39 garde l'autre lèvre 39 en contact permanent avec la surface externe de l'élément oblong 27, ce qui assure une étanchéité sensiblement constante entre la lèvre et l'élément oblong. Dans la pompe 1 décrite, par conséquent, l'utilisation d'éléments d'étanchéité équipés de bras de culbuteur, basculant par rapport au corps et ayant deux lèvres espacées, permet, dans n'importe quelle condition de fonctionnement et indépendamment du sens de rotation de l'élément oblong et de la densité du fluide pempé, afin de garder à tout moment au moins une lèvre serrée contre la surface externe de l'élément oblong correspondant 27, d' assurer une étanchéité essentiellement constante, même à de basses vitesses de rotation de l'arbre 8 et/ou en présence de différences particulièrement faibles de pression d'admission/refoulement de fluide. Pouvoir placer et maintenir les deux lèvres 39 en contact coulissant permanent avec l'élément oblong correspondant permet d' assurer, premièrement, une étanchéité améliorée par rapport à une seule lèvre coulissante et, deuxièmement, d' assurer la même performance d'étanchéité et de pompage indépendamment de la pression d' admission et d' évacuation du fluide de la pompe. Indépendamment du nombre de lèvres en contact avec l'élément oblong, l'utilisation d'éléments de bras de culbuteurs permet également d'éliminer tous les éléments de force ou de poussée élastique, tels ceux utilisés dans les solutions connues, car la différence de pression du fluide dans les seules chambres d'admission et d'évacuation est suffisante pour produire un couple suffisant pour falre tourner l'élément de bras de culbuteur, et placer et maintenir ainsi à tout moment une des deux lèvres en contact coulissant avec l'élément rotatif correspondant. Tous les problèmes relatifs à la contamination du fluide pompé par des particules métalliques, et au nettoyage, au contrôle, à la maintenance et à l'entretien de routine nécessités par les solutions connues, sont ainsi résolus d'une facon directe. Par ailleurs, en placant les paliers lubrifiés 17 de l'arbre 8 en deRors du corps 2, et en prévoyant des itinéraires externes d'échappement pour tout lubrifiant de palier ou fluide pompé en cas de fuite, il est possible de maintenir une qualité du fluide pompé sensiblement identique à celle obtenue dans la partie admission de la pompe. La symétrie des éléments de bras de culLuteurs 31 par rapport au plan contenant l'axe de basculement, et des annexes 47 par rapport au plan P. signifie que les ouvertures d' admission et d' évacuation de la pompe peuvent être inversées sans nécessiter une intervention manuelle. Plus précisément, les ouvertures 6 et 7 peuvent être à la fois des ouvertures d' admission et d'évacuation, ce qui élimine tout problème d' inversion du sens de rotation de l'arbre S. Il est évident que des modifications peuvent être apportées à la pompe 1 décrite ci-dessus, sans, cependant, s'écarter des limites de la présente invention. En particulier, l'élément de bras de culLuteur peut avoir une forme et une géométrie différentes de celle illustrée à titre d'exemple, et peut être monté différemment sur le corps 2, par exemple sans utiliser la broche 35. La distance dl, et la géométrie et la disposition relative des lèvres 39 peuvent être différentes de celles illustrées, pour modifier l'espacement entre l'élément oblong 27 et l'élément de bras de culbuteur 31, selon les exigences de fonctionnement et le type de fluide pompé. Enfin, la géométrie des lèvres 39 peut être différente de celle illustrée, par exemple pour varier la pression à laquelle l'une ou l'autre ou les deux lèvres 39 sont poussoes contre l'élément oblong 27. REVENDICATIONS 1. Pompe rotative (1) comprenant un corps extérieur (2), au moins un élément rotatif oblong (27) logé à l'intérieur de ce corps (2) pour tourner autour d'un axe de rotation (9), et des moyens d'étanchéité (31) interposés entre ledit élément rotatif (27) et ledit corps (2) pour déLinir une première (29) et une seconde (30) chambres à volume variable à l'intérieur du corps (2), caractérisée en ce que lesdits moyens d'étanchéité comprennent un élément de bras de culbuteur (34) associé à l'élément rotatif (27) et monté sur le corps (2) pour basculer autour d'un axe de basculement parallèle à l' axe de rotation (9), et deux lèvres (39) supportées par ledit élément de bras de culLuteur (34); lesdites lèvres (39) étant situées sur les côtés opposés au plan (P) contenant l'axe de rotation (9) et l'axe de basculement (36), pour définir en partie chacune desdites chambres à volume variable correspondantes (29) (30); et au moins une desdites lèvres (39) coopérant, en fonctionnement, de façon coulissante avec ledit élément rotatif (27). 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites lèvres (39) s'étendent parallèlement l'une à l'autre, audit axe de rotation (9) et audit axe de basculement (36). 3. Pompe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdites lèvres (39) sont reliées intégralement au dit élément de bras de culbuteur (34). 4. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément de bras de culbuteur (34) et lesdites lèvres (39) font partie d'un corps en une seule pièce (31). 5. Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit corps en une seule pièce (31) est symétrique par rapport au plan central contenant l'axe de basculement (36). 6. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément de bras de culbuteur (34) est articulé sur ledit corps (2) par une broche de charnière (35) s'étendant le long dudit axe de basculement (36). 7. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit corps (2) comprend des moyens circulaires de guidage (46, 47) coaxiaux avec ledit axe de basculement (36); et ledit élément de bras de culLuteur (31) s'accouple avec lesdits moyens de guidage (46, 47) pour basculer selon ledit axe de basculement (36). 8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de guidage comprennent un guide circulaire (46, 47) coaxial avec ladit axe de basculement (36). 9. Pompe selon la revendication 8, caractérisce en ce que ledit guide comprend une première et une seconde annexes (47) définissant en partie chacune desdites chambres à volume variable correspondantes (29) (39) i ledit élément de bras de culbuteur (31) s'accouplant avec lesdites annexes (47) de façon étanche au fluide. 10. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce que lesdites annexes (47) s'étendent entre une surface intérieure dudit corps (2) et ledit élément rotatif (27), et sont définies, sur le côté faisant face à l'élément rotatif (27), par les surfaces respectives (48) faisant face à l'élément rotatif (27). 11. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la distance (dl), mesurée le long dudit plan (P), entre ledit axe de rotation (9) et ledit axe de basculement (36), et la distance (d2) entre lesdites lèvres (39), mesurée perpendiculairement audit plan (P), sont de nature à permettre aux dites lèvres (39) de basculer selon ledit axe de basculement (36) et par rapport audit élément rotatif (27), indépendamment de la position angulaire de l'élément rotatif (27) par rapport audit corps (2), de sorte que l'une ou l'autre desdites lèvres (39) soient en contact à tout moment avec ledit élément rotatif (27). 12. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que les deux dites lèvres (39) coopèrent simultanément de facon coulissante avec ledit élément rotatif (27). 13. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites deux lèvres (39) ont la même forme et la même taille. 14. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladit élément rotatif (27) est relié intogralement à un arbre de support et de contrôle, coaxial avec ledit axe de rotation (9) et comprenant des portions d'extrémité opposées (12), toutes deux se projetant à l'extérieur dudit corps (2) et étant équipées de têtes (13) de support correspondantes montées sur paliers, placées complètement en dehors du corps (2) et reliées à une surface externe du corps (2). 15. Pompe selon la revendication 14, caractérisée en ce que chaque dite tête (13) comprend, en dehors dudit corps (2), des paliers lubrifiés respectifs (17) et des premiers moyens d'étanchéité correspondants (18) pour retenir le fluide lubrifiant; un canal externe d'échappement (24) étant prévu pour expulser directement tout fluide lubrifiant s'échappant à travers lesdits premiers moyens d'étanchéité (18). 16. Pompe selon la revendication 15, caractérisée en ce que chaque dite tête (13) comprend également des seconds moyens d'étanchéité (22, 23) interposés entre ladite portion d'extrémité correspondante (12) et ledit corps (2); lesUits seconds moyens d'étanchéité (22, 23) définissant au moins un autre canal externe d'échappement (25) de tout fluide pompé fuyant à travers lesdits seconds moyens d'étanchéité (22, 23). 17. Pompe rotative, décrite en grande partie en