Brevet FR2961272A1 — publié le 20111216

POMPE DE REMPLISSAGE ET DE VIDANGE, NOTAMMENT POUR TONNE A LISIER L'invention a pour objet une pompe pour le remplissage ou la vidange d'un conteneur, particulièrement adaptée pour des conteneurs destinés à contenir des fluides lourdement chargés. Ainsi, l'invention trouve notamment une application au remplissage et à la vidange des tonnes à lisier dans le domaine agricole. Lorsque l'on veut vidanger une cuve dans laquelle un agriculteur stocke du lisier, il est nécessaire d'utiliser une tonne à lisier, qui joue le rôle d'un réservoir, équipée d'une pompe qui va permettre de vidanger la cuve pour remplir la tonne. La tonne est ensuite elle-même vidangée en un lieu approprié. Toutefois, cette solution est encombrante, peu discrète, et source de perturbations entre antennes. On connaît déjà des pompes permettant de remplir ou de vidanger de telles tonnes à lisier. On peut utiliser par exemple des pompes à vide, qui permettent de créer une dépression à l'intérieur du conteneur à remplir. De telles pompes permettent aussi de vidanger le conteneur. Un des inconvénients de ce type de pompe est lié au temps de remplissage, ou de vidange. Ainsi, à titre d'exemple, pour le remplissage d'une tonne de 15 000 I, il faut compter 7 à 10 minutes avec une telle pompe. Et pour le remplissage d'une tonne de 20 000 I, il faut compter 10 à 12 minutes. Ces temps de remplissage long ne sont pas satisfaisants. Pour améliorer le temps de remplissage, on peut utiliser des pompes à accélérateur de remplissage. Ces pompes comprennent généralement un rotor d'accélération ou de transfert comprenant des pales, généralement au nombre de six, ce rotor étant -2- 2961272 monté sur un arbre d'entraînement motorisé. Le rôle des pales du rotor de d'accélération ou de transfert est de faciliter la circulation du lisier aspiré vers l'évacuation perpendiculaire à l'arbre d'entraînement. Si ces pompes offrent de meilleures performances, ces performances en 5 terme de temps de remplissage restent insatisfaisantes. En particulier, ces pompes à accélération offrent un débit et une pression de refoulement insatisfaisants. cependant un rendement peu élevé, car il faut souvent plusieurs minutes pour remplir les tonnes classiques avec de telles pompes. 10 L'objet de l'invention est donc de proposer une pompe présentant un rendement de pompage élevé, avec notamment des temps de pompage réduits, passant de plusieurs minutes à une à deux minutes maximum, en fonction de la taille du conteneur. L'invention se rapporte ainsi, selon un premier aspect, à une pompe de 15 remplissage ou de vidange, notamment pour tonne à lisier, comprenant un premier rotor, ou rotor de transfert, monté sur un palier au travers duquel passe un arbre d'entraînement. Le rotor de transfert est apte à transférer perpendiculairement à l'arbre, un contenu, tel que du lisier, amené parallèlement à cet arbre. 20 La pompe comprend également un deuxième rotor, ou rotor d'aspiration, hélicoïdal et à enveloppe, ou profil de révolution, conique. Ce rotor d'aspiration est apte à aspirer le contenu vers la périphérie du rotor de transfert. Ainsi, en combinant l'aspiration du contenu par le rotor d'aspiration, puis 25 le brassage du contenu aspiré par le rotor de transfert, on réduit considérablement le temps de vidange ou de remplissage. La demanderesse a notamment obtenu une amélioration de l'ordre de 40% des temps de remplissage par rapport aux pompes à accélération classiques. En effet, le rotor d'aspiration créé une force d'aspiration supplémentaire, et permet d'éviter la formation de bouchons dus à la présence de corps étrangers dans le contenue. Ce rotor d'aspiration permet en outre de transmettre une force axiale sur 5 le déplacement du contenu, ce qui rend la pompe plus efficace sur les contenus de type liquides chargés. Différentes variantes de l'invention sont présentées ci-après, qui peuvent être considérées seules ou en combinaison avec une ou plusieurs autres. L'arbre présente une partie d'entraînement disposée d'un côté du palier 10 et apte à être reliée à un moteur d'entraînement, et une partie support disposée de l'autre côté du palier. Le rotor d'aspiration est monté sur la partie support et comprend au moins deux, de préférence trois, pales hélicoïdales dont les extrémités dépassent de l'extrémité de la partie support. 15 Le rotor de transfert est monté sur la partie support et comprend au moins deux, de préférence trois, pales principales. Ces pales principales présentent une largeur constante sur toute leur longueur. Chaque pale hélicoïdale du rotor d'aspiration prend appui sur une pale 20 principale du rotor de transfert. Le rotor de transfert comprend au moins deux pales secondaires, chacune disposée entre deux pales principales. Ces pales secondaires présentent une largeur qui augmente sur leur longueur à partir de la partie support. 25 Les pales principales et/ou secondaires s'étendent depuis la partie support de l'arbre en se recourbant. Les pales principales et/ou secondaires prennent appui sur le palier, et, de préférence, dépassent de ce palier. -4- 2961272 La partie support de l'arbre présente une partie conique sur laquelle est monté le rotor de transfert, prolongée par une partie cylindrique sur laquelle est monté le rotor d'aspiration. La pompe est fermée, du côté où sont disposés les rotors de transfert et 5 d'aspiration, par un carter présentant une partie cylindrique destinée à couvrir le rotor de transfert et une partie conique destinée à couvrir le rotor d'aspiration et pourvue d'une ouverture apte à permettre le passage du contenu, en sorte que le jeu entre le carter et l'enveloppe du rotor de transfert et/ou d'aspiration soit constant. 10 Le carter est pourvu d'un conduit d'évacuation apte à permettre l'évacuation du contenu transféré perpendiculairement à l'arbre par le rotor de transfert. En particulier, la partie cylindrique du carter se prolonge en une partie en spirale vers le conduit d'évacuation, cette partie en spirale étant surmontée de 15 la partie conique du carter. L'invention se rapporte également, selon un deuxième aspect, à un conteneur, notamment une tonne à lisier, équipé d'une pompe telle que présentée ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus 20 clairement et de manière complète à la lecture de la description ci-après des variantes préférées de réalisation, lesquelles sont données à titre d'exemple non limitatifs et en référence aux dessins annexés suivants. - figures la et lb : représentent schématiquement un exemple de pompe selon l'invention, respectivement vue en perspective de 25 profil et vue de côté, - figures 2a, 2b : représentent schématiquement et respectivement un exemple de pale principale et un exemple de pale secondaire du rotor de transfert de la pompe selon l'invention, figure 3 : représente schématiquement la pompe de la figure la ou 30 de la figure lb fermée par un carter, -5- 2961272 - figure 4 : représente schématiquement et partiellement un ensemble de type tonne à lisier équipé d'une pompe selon les figures précédentes. Dans l'exemple de réalisation tel que représenté aux figures la et lb, la 5 pompe 1 comprend un premier rotor 2 ou rotor de transfert 2, et un deuxième rotor 5 ou rotor d'aspiration 5. Ces deux rotors 2 et 5 sont montés sur un arbre 4 d'entraînement passant à travers un palier 3. Le rotor de transfert 2 prend appui sur le palier 3, et a notamment pour 10 fonction de transférer le contenu, tel que du lisier, perpendiculairement à l'arbre 4, ce contenu arrivant parallèlement à l'arbre 4. Le rotor d'aspiration 5 prend appui sur le rotor de transfert 2, II s'agit d'un rotor hélicoïdal 5, à enveloppe conique. La fonction de ce rotor d'aspiration 5 est notamment d'aspirer le contenu 15 vers la périphérie du rotor de transfert 2. L'arbre 4 d'entraînement présente une partie d'entraînement 4a proprement dite, disposée d'un côté du palier 3, et une partie support 4b, disposée de l'autre côté du palier 3. La partie d'entraînement 4a est destinée à être reliée à des moyens 20 d'entraînement tel qu'un moteur hydraulique, un cardan relié à un véhicule tracteur. On peut également utiliser un multiplicateur de vitesse, afin d'obtenir la vitesse de rotation recherchée. A titre d'exemple, la vitesse de rotation est comprise entre 1000 tours 25 par minute et 2200 tours par minute, avec un débit de pompe de 70 litres par seconde ou 5 m3 par minute, Ces valeurs permettent d'obtenir une pression de vidange de l'ordre de 2,1 bars pour une vitesse de rotation de 1500 tours par minute. Le rotor de transfert 2 et le rotor d'aspiration 5 sont montés sur la partie 30 support 4b de l'arbre 4. Le rotor d'aspiration 5 est un rotor hélicoïdal présentant au moins deux pales hélicoïdales 6, de préférence 3 pales hélicoïdales 6 tel que représenté aux figures la et lb. Les extrémités des pales 6 dépasse d'une distance d de l'extrémité de la 5 partie support 4b de l'arbre 4. Par ailleurs, le rotor de transfert 2 présente au moins deux pales 7, 8. On distingues les pales principales 7 des pales secondaires 8. Ainsi, le rotor de transfert 2 présente de préférence trois pales principales 7 et trois pales secondaires 8. 10 Chaque pale secondaire 8 et insérée entre deux pales principales 7. Ces pales principales 7 et/ou secondaires 8 s'étendent donc depuis la partie support 4b de l'arbre 4, en se recourbant, tel que cela apparaît notamment à la figure la. Ces pales principales 7 et/ou secondaires 8 prennent par ailleurs appui 15 sur le palier 3, en dépassant de la périphérie de ce palier 3. En outre, le rotor d'aspiration 5 est en appui sur le rotor de transfert 2, dans la mesure où chaque pale hélicoïdale 6 du rotor d'aspiration prend appui sur une pale principale 7 du rotor de transfert 2. Comme on peut le voir sur les figures la et lb, la partie support 4b de 20 l'arbre 4 se subdivise en une partie conique 4b1 et une partie cylindrique 4b2. Le rotor de transfert 2 prend appui sur la partie conique 4bl, et le rotor d'aspiration 5 prend appui sur la partie cylindrique 4b2. Les figures 2a et 2b représentent schématiquement et respectivement une pale principale 7 et secondaire 8 du rotor de transfert 2. 25 Comme indiqué plus haut en référence à la figure la, ces pales principale 7 et secondaire 8 sont recourbées vers leurs extrémités respectives 7a et 8a. Dans la mesure où ces pales principale 7 et secondaire 8 sont montées sur la partie conique 4b1 de la partie support 4b de l'arbre 4, leurs extrémités respectives 7b et 8b présentent un profil adapté à la conicité de l'arbre 4. 30 Concernant la pale principale 7, celle-ci présente une largeur -7- 2961272 sensiblement constante sur toute sa longueur depuis son extrémité recourbée 7a jusqu'à son extrémité opposée 7b. La courbure peut être formée dans une pale intégrale, ou obtenue par l'assemblage de plusieurs parties planes A, B et C. 5 On observe un décrochement 13 sur la pale principale 7, du côté où cette pale principale 7 prend appui sur le palier 3. Ce décrochement 13 constitue en quelque sorte un logement pour le palier 3. Au-delà de ce décrochement 13, au niveau de la partie C dans l'exemple de la figure 2a, la pale principale 7 dépasse du palier 3. 10 Concernant la pale secondaire 8, celle-ci présente une largeur qui augmente sensiblement sur sa longueur depuis son extrémité 8b prenant appui sur la partie support 4b de l'arbre 4, jusqu'à son extrémité opposée 7a. On obtient ainsi un côté 15 oblique opposé au côté en lequel la pale secondaire 8 prend appui sur le palier 3. Une telle découpe 15 permet 15 d'obtenir une grande section constante d'écoulement du contenu. Comme pour la pale principale 7 représentée à la figure 2a, la courbure de la pale secondaire 8 représentée à la figure 2b peut être formée dans une pale intégrale, ou obtenue par l'assemblage de plusieurs parties planes A, B et C. 20 On observe également un décrochement 14 sur la pale secondaire 8, du côté où cette pale secondaire 8 prend appui sur le palier 3. Ce décrochement 14 constitue en quelque sorte un logement pour le palier 3. Au-delà de ce décrochement 14, au niveau de la partie C dans l'exemple de la figure 2b, la pale secondaire 8 dépasse du palier 3. 25 Bien que la pale principale 7 de la figure 2a et la pale secondaire 8 de la figure 2b soient représentée avec sensiblement la même largeur au niveau des extrémités respectives 7a et 8a, ou à tout le moins au niveau des parties respectives C, elles peuvent être de largeur différentes. Ainsi, les pales principales 7 du rotor de transfert 2 prolongent les pales 30 hélicoïdales 6 du rotor d'aspiration 5 pour l'écoulement du fluide. -8- 2961272 En outre, l'alternance des pales principales 7 et secondaires 8 courbées dans le rotor de transfert 2 concourt à l'obtention d'une grande section constante d'écoulement du contenu, et favorise le passage d'éventuels corps étrangers vers l'évacuation. 5 La pompe 1 de l'exemple de réalisation présenté aux figures la et lb, est représentée en figure 3 fermée par un carter 9. Ce carter 9 présente une partie cylindrique 9a et une partie conique 9b. La partie cylindrique 9a couvre le rotor de transfert 2. La partie conique 9b couvre le rotor d'aspiration 5. 10 Ainsi, on peut faire en sorte d'obtenir un jeu constant entre le carter 9 et l'enveloppe du rotor d'aspiration 5 et/ou de transfert 2. La partie conique 9b du carter est pourvue d'une ouverture 10 au travers de laquelle on voit apparaître le rotor d'aspiration 5. Cette ouverture 10 permet l'entrée du contenu à pomper, qui passe d'abord dans le rotor d'aspiration 5 15 avant de passer dans le rotor de transfert 2. Le rotor de transfert 2 amène le contenu pour évacuation perpendiculairement à l'arbre 4 par l'intermédiaire d'un conduit d'évacuation 11 dans le carter 9. Ainsi, la partie cylindrique 9a du carter 9 se prolonge en une partie en 20 spirale vers le conduit d'évacuation 11, surmontée de la partie conique 9b. Cette partie en spirale du carter 9 optimise l'effet centrifuge de la pompe 1. On a également représenté, à la figure 4, un conteneur 12, de type tonne à lisier 12 par exemple, équipé d'une pompe 1 selon l'invention. 25 Précisément, la pompe 1 est placée à l'extrémité d'un bras de pompage 17. Elle peut tout aussi bien être placée sur un piquage latéral de la tonne 12. Tel que représenté, la tonne 12 est également équipée d'une pompe à vide 16 destinée à créer un vide d'air dans la tonne 12 pour l'amorçage de la pompe 1 lorsque celle-ci n'est pas à la hauteur du contenu dans la tonne 12. L'ensemble de la description ci-dessus est donnée à titre d'exemple, et n'est donc pas limitative de l'invention. En particulier, l'invention s'applique au remplissage et à la vidange de tout conteneur, autre qu'une tonne à lisier, destiné à contenir un contenu 5 chargé ou clair, autre que du lisier. Il peut par exemple s'agir de boues d'épuration ou d'origine industrielle, mais aussi d'eau. 10 10 REVENDICATIONS1. Pompe (1) de remplissage ou de vidange, notamment pour tonne à lisier, comprenant un premier rotor (2), ou rotor de transfert (2), monté sur un palier (3) au travers duquel passe un arbre (4) d'entraînement, ledit rotor de transfert (2) étant apte à transférer perpendiculairement audit arbre (4) un contenu amené parallèlement audit arbre (4) caractérisée en ce que ladite pompe (1) comprend en outre un deuxième rotor (5), ou rotor d'aspiration (5), hélicoïdal et à enveloppe conique, apte à aspirer ledit contenu vers la périphérie dudit rotor de transfert (2). 2. Pompe (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre (4) présente une partie d'entraînement (4a) disposée d'un côté du palier (3) et apte à être reliée à un moteur d'entraînement, et une partie support (4b) disposée de l'autre côté du palier (3), le rotor d'aspiration (5) étant monté sur ladite partie support (4b) et comprenant au moins deux pales hélicoïdales (6) dont les extrémités dépassent de l'extrémité de la partie support (4b). 3. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'arbre (4) présente une partie d'entraînement (4a) disposée d'un côté du palier (3) et apte à être reliée à un moteur d'entraînement, et une partie support (4b) disposée de l'autre côté du palier (3), le rotor de transfert (2) étant monté sur ladite partie support (4b) et comprenant au moins deux pales principales (7). 4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que les pales principales (7) présentent une largeur constante sur toute leur longueur. 5. Pompe (1) selon les revendications 2 et 3, ou selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque pale hélicoïdale (6) du rotor d'aspiration (5) prend appui sur une pale principale (7) du rotor de transfert (2). 6. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le rotor de transfert (2) comprend au moins deux pales secondaires (8), chacune disposée entre deux pales principales (7). 7. Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que les pales 5 secondaires (8) présentent une largeur qui augmente sur leur longueur à partir de la partie support (4b). 8. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que les pales principales (7) et/ou secondaires (8) s'étendent depuis la partie support (4b) de l'arbre (4) en se recourbant. 10 9. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que les pales principales (7) et/ou secondaires (8) prennent appui sur le palier (3), et, de préférence, dépassent de ce palier (3). 10. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la partie support (4b) de l'arbre (4) présente une partie 15 conique (4b1) sur laquelle est monté le rotor de transfert (2), prolongée par une partie cylindrique (4b2) sur laquelle est monté le rotor d'aspiration (5). 11. Pompe (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle est fermée, du côté où sont disposés les rotors 20 de transfert (2) et d'aspiration (5), par un carter (9) présentant une partie cylindrique (9a) destinée à couvrir le rotor de transfert (2) et une partie conique (9b) destinée à couvrir le rotor d'aspiration (5) et pourvue d'une ouverture (10) apte à permettre le passage du contenu, en sorte que le jeu entre le carter (9) et l'enveloppe du rotor de transfert (2) 25 et/ou d'aspiration (5) soit constant. 12. Pompe (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce que la partie cylindrique (9a) du carter (9) se prolonge en une partie en spirale vers un conduit d'évacuation (11) apte à permettre l'évacuation du contenu transféré perpendiculairement à l'arbre (4) par le rotor de transfert (2), ladite partie en spirale étant surmontée de la partie conique (9b) du carter (9). 13.Conteneur (12), notamment tonne à lisier (12), équipé d'une pompe (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.