Brevet FR3023327A1 — publié le 20160108

DISPOSITIF DE POMPAGE La présente invention se situe dans le domaine des pompes volumétriques du type de pompes à vis excentrée, encore appelées pompes à cavités 5 progressives ou pompes Moineau. En particulier, la présente invention concerne un dispositif de pompage comportant une pompe à cavités progressives. 10 Un dispositif de pompage comprend, de façon classique une pompe à cavités progressives, ou pompe Moineau, et un carter de réception d'un fluide. La pompe comporte un stator et un rotor hélicoïdal logé dans le stator. Le carter contient une bielle dont une extrémité est accouplée au rotor et dont l'autre extrémité est accouplée à un arbre de sortie d'un moteur d'entraînement. Une 15 garniture mécanique réalise l'étanchéité entre le carter et l'arbre de sortie. Le stator est généralement réalisé dans un matériau élastomère. Comme il est sujet à des frottements et à de fortes pressions, il doit être périodiquement changé. De même, la garniture mécanique, la bielle et le rotor sont des pièces 20 d'usure qui doivent être quelquefois remplacées. Lors du démontage du dispositif de pompage, la tuyauterie raccordée à la conduite de refoulement est d'abord démontée. Puis le stator est démonté. Pour pouvoir démonter le stator, il est nécessaire de prévoir, à l'avant de la pompe à 25 cavités progressantes, un espace libre d'une longueur au moins égale à la longueur du rotor. Le démontage de la garniture mécanique, de la bielle et du rotor s'effectue par démontage du bloc de motorisation, puis déplacement de celui-ci vers l'arrière. A 30 cet effet, il faut porter le bloc moteur et disposer d'un espace libre suffisant à l'arrière du dispositif de pompage pour pouvoir déplacer le bloc moteur vers l'arrière. La maintenance du dispositif de pompage est longue et requiert de disposer d'un espace libre important à l'avant et à l'arrière du dispositif de pompage. Pour simplifier la maintenance lors du remplacement du stator ou du rotor, le 5 document DE 10 2008 021 919 propose de disposer sur le carter une partie de carter détachable et de fixer le rotor à une portion d'articulation par une clavette montée dans une rainure. Un tel dispositif de pompage permet d'éviter de démonter la tuyauterie lors du 10 remplacement du stator ou du rotor. Mais, un tel dispositif de pompage ne permet pas réellement de gagner de l'espace à l'avant du dispositif de pompage car il est plus long qu'un dispositif de pompage classique. En effet, pour pouvoir retirer le rotor, il faut d'abord retirer la bielle. Et pour pouvoir retirer la bielle, le carter du document DE 10 2008 021 919 a été rallongé d'une longueur fonction 15 de la longueur de la bielle. Cette longueur correspond à la longueur de la partie de carter détachable. Ce dispositif de pompage ne permet pas non plus de gagner de l'espace à l'arrière du dispositif de pompage car l'entretien de la bielle et de la garniture 20 mécanique est toujours réalisé par démontage et déplacement vers l'arrière du bloc moteur. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de pompage permettant une maintenance du rotor et du stator simplifiée et qui ne requiert pas 25 de disposer d'un espace libre au moins à l'avant et à l'arrière du dispositif de pompage. Avantageusement, le dispositif de pompage selon le premier mode de réalisation permet également une maintenance de la bielle et de la garniture mécanique 30 simplifiée. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de pompage comportant : - une pompe à cavités progressives comprenant un stator s'étendant selon une direction longitudinale et un rotor, ledit rotor ayant une face d'extrémité s'étendant selon un plan radial perpendiculaire à la direction longitudinale, ladite face d'extrémité étant munie d'une rainure radiale ; - une bielle ayant une première face d'extrémité s'étendant selon un plan radial, ladite première face d'extrémité étant munie d'une rainure radiale ; - une première clavette agencée dans la rainure radiale du rotor et dans la rainure radiale de la première face d'extrémité de la bielle ; - un corps de serrage accouplant la face d'extrémité du rotor à la face d'extrémité de la bielle, caractérisé en ce que lesdites rainures radiales sont traversantes selon une direction radiale. Avantageusement, l'utilisation de ce dispositif de pompage permet un montage et un démontage de la bielle, de la garniture mécanique, du stator, du rotor, sans 15 déplacer la tuyauterie, le bloc de motorisation ou la pompe à cavités progressantes. En conséquence, ce dispositif de pompage permet de libérer des espaces à l'avant et à l'arrière du dispositif de pompage, car il n'est plus nécessaire de 20 déplacer le stator vers l'avant ou le bloc de motorisation vers l'arrière, lors des opérations de maintenance. De plus, l'utilisation de ce dispositif de pompage permet de diminuer la longueur des tuyauteries car il n'est plus nécessaire de prévoir des espaces libres à 25 l'avant et à l'arrière du dispositif. Ainsi, les opérations de maintenance sur le dispositif de pompage selon l'invention sont simplifiées et le temps d'intervention pour réaliser ces opérations de maintenance est diminué. 30 Enfin avantageusement, le dispositif de pompage selon l'invention permet de remplacer l'ensemble rotor et stator déjà assemblé hors place. Ce qui facilite la maintenance lorsque le dispositif de pompage est installé dans un espace réduit. Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif de pompage comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - un moteur ayant un arbre de sortie, l'arbre de sortie comprenant une face d'extrémité s'étendant selon un plan radial, ladite face d'extrémité étant munie d'une rainure radiale ; ladite bielle ayant une deuxième face d'extrémité s'étendant selon un plan radial, ladite deuxième face d'extrémité étant munie d'une rainure radiale ; - une deuxième clavette étant agencée dans la rainure radiale de l'arbre de sortie et dans la rainure radiale de la deuxième face d'extrémité de la bielle ; - un corps de serrage accouplant la face d'extrémité de l'arbre de sortie à la deuxième face d'extrémité de la bielle, caractérisé en ce que lesdites rainures radiales sont traversantes selon la direction radiale. - un carter logeant ladite bielle, ledit carter comportant au moins une porte de visite latérale ayant une longueur au moins aussi longue que la bielle. - lesdites rainures radiales sont ouvertes et débouchantes à chacun de leurs bouts. - un carter logeant ladite bielle, ledit carter comprenant un corps principal, une partie de carter inférieure et une partie de carter supérieure, ladite partie de carter supérieure étant détachable par rapport au corps principal, le corps principal étant muni à une de ses extrémités d'un collet, ladite partie de carter inférieure et ladite partie de carter supérieure étant montées sur ledit collet. - le stator comprend une extrémité, le dispositif de pompage comprenant un anneau de centrage fixé autour de l'extrémité du stator, ladite partie de carter inférieure et ladite partie de carter supérieure étant montées sur ledit anneau de centrage. - la partie de carter inférieure et la partie de carter supérieure comprennent, chacune une face intérieure, ladite face intérieure de la partie de carter inférieure et la face intérieure de la partie de carter supérieure étant recouvertes par un joint d'étanchéité déformable. - ledit joint d'étanchéité déformable présente la forme d'un manchon. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures sur lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de pompage selon un premier mode de réalisation de l'invention, au cours d'une première phase de démontage ; - la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de pompage illustré sur la figure 1, au cours d'une deuxième phase de démontage ; - la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de pompage illustré sur la figure 1, au cours d'une troisième phase de démontage ; - la figure 4 est une vue en perspective d'un dispositif de pompage selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe du dispositif de pompage illustré sur la figure 4. Dans la description qui va suivre, les termes « avant », « arrière», « inférieur », « supérieur » sont définis lorsque le dispositif de pompage 2 selon l'invention est disposé comme illustré sur la figure 1. En référence à la figure 1, le dispositif de pompage 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention comporte : - une pompe à cavités progressives 4 s'étendant le long d'un axe longitudinal A-A, ladite pompe à cavités progressantes 4 comprenant une armature cylindrique 20, un stator 5 en élastomère logé dans l'armature, et un rotor hélicoïdal 6 logé dans ledit stator 5 ; - deux structures de support 7 comprenant chacune deux jambes et un cadre supérieur enserrant l'armature 20 ; - un moteur 19 ayant un arbre de sortie 8 propre à entraîner le rotor 6; - une bielle 9 d'entraînement intermédiaire qui est accouplée au rotor 6 par une première extrémité 10 et à l'arbre de sortie 8 par une deuxième extrémité 11 opposée à la première extrémité ; - un carter 12 qui abrite la bielle 9, le carter 12 étant solidarisé de manière étanche à une extrémité d'entrée 13 du stator 5, le carter 12 possédant une ouverture 14 constituant l'entrée (flèche 15) du produit devant être refoulé par le dispositif de pompage ; et - un conduit de refoulement 16 du fluide généralement appelé pipe; - un anneau de centrage 17 fixé par des boulons au cadre supérieur de la structure de support 7. Dans le dispositif de pompage selon l'invention, l'anneau de centrage 17 et la conduite de refoulement 16 sont deux pièces distinctes. L'anneau de centrage 17 vient en butée contre un rebord annulaire de la conduite de refoulement, lorsqu'il est fixé au cadre supérieur de la structure de support 7. Le carter 12 selon le premier mode de réalisation présente une forme générale de parallélépipède s'étendant le long de l'axe longitudinal A-A. Il présente à chacun de ses côtés, une porte de visite 18 latérale ayant une longueur L au moins aussi longue que la bielle 9. Les portes de visite 18 sont, par exemple, fixées par des ensembles vis 21 - écrou 22. En référence aux figures 2 et 3, le dispositif de pompage 4 comporte une première clavette 23 ainsi qu'un corps de serrage 24, dit corps de serrage amont propre à solidariser en rotation et en translation le rotor 6 à la bielle 9. Le corps de serrage amont 24 est par exemple constitué par un collier de serrage ou une bague de serrage. Dans l'exemple illustré, le corps de serrage est un collier de serrage comprenant deux bras de serrage 26, 28 fixés l'un à l'autre par des vis 30. Le rotor 6 comprend, à son extrémité 31 située du côté du carter 12, une face d'extrémité 32 qui s'étend selon un plan radial. Cette face d'extrémité 32 est pourvue d'une rainure radiale 34 qui se prolonge selon une direction radiale d'un bord circulaire du rotor 6 au bord circulaire opposé du rotor 6. Autrement dit, la rainure radiale 34 est ouverte et débouche sur le bord circulaire du rotor 6 à chacun de ses bouts. La rainure radiale 34 traverse ainsi de part en part le rotor 6. Cette caractéristique permet de retirer la première clavette 23 par le pourtour extérieur de l'ensemble rotor-bielle, lorsque le rotor 6 est aligné et accolé à la bielle 9, comme décrit ci-après. Le plan radial et la direction radiale sont perpendiculaires à l'axe longitudinal A-A. La première extrémité 10 de la bielle comprend une première face d'extrémité 36 qui s'étend selon un plan radial. Cette première face d'extrémité 36 est munie d'une rainure radiale 38 de forme identique à la forme de la rainure radiale 34 du rotor. En particulier, la rainure radiale 38 est ouverte et débouche sur la face cylindrique de la bielle 9 à chacun de ses bouts. La rainure radiale 38 traverse ainsi de part en part la bielle 9. La première clavette 23 est agencée dans la rainure radiale 34 du rotor et dans la rainure radiale 38 de la première face d'extrémité 36 de la bielle. Le corps de serrage amont 24 enserre l'extrémité 31 du rotor et la première extrémité 10 de la bielle de manière à solidariser le rotor 6 à la bielle 9 et à maintenir la première clavette 23 à l'intérieur de la rainure radiale 34 du rotor et de la rainure radiale 38 de la première face d'extrémité 36 de la bielle. Avantageusement, lors du désassemblage du corps de serrage amont 24, la première clavette 23 peut être facilement retirée par coulissement de celle-ci dans les rainures radiales 34, 38 et extraction de celle-ci. 25 De la même façon, le dispositif de pompage 2 comporte une deuxième clavette 40 ainsi qu'un corps de serrage 42, dit corps de serrage aval, propre à solidariser en rotation et en translation la bielle 9 à l'arbre de sortie 8 du moteur. Dans l'exemple illustré, le corps de serrage aval 42 est identique au corps de 30 serrage amont 24. La deuxième extrémité 11 de la bielle comprend une deuxième face d'extrémité 44 qui s'étend selon un plan radial. Cette deuxième face d'extrémité 44 est 20 munie d'une rainure radiale 46 qui se prolonge selon une direction radiale d'un bord circulaire de la bielle 9 au bord circulaire opposé de la bielle 9. Ainsi, la rainure radiale 34 est ouverte et débouche sur le bord circulaire de la bielle 9 à chacun de ses bouts. La rainure radiale 46 traverse de part en part la bielle 9. Cette caractéristique permet de retirer la deuxième clavette 40 par le pourtour extérieur de l'ensemble bielle- arbre de sortie, lorsque la bielle 9 est alignée et accolée à l'arbre de sortie. L'arbre de sortie 8 comprend, à son extrémité 48 située du côté du carter 12, une face d'extrémité 50 qui s'étend selon un plan radial. Cette face d'extrémité 50 est pourvue d'une rainure radiale 52 de forme identique à la forme de la rainure radiale 46 de la bielle. En particulier, la rainure radiale 52 est ouverte et débouche sur la face cylindrique de l'arbre de sortie 8 à chacun de ses bouts. La rainure radiale 52 traverse ainsi de part en part l'arbre de sortie 8. La deuxième clavette 40 est agencée dans la rainure radiale 46 de la bielle et dans la rainure radiale 52 de l'arbre de sortie. Le corps de serrage aval 42 solidarise la bielle 9 à l'arbre de sortie 8 et maintien la deuxième clavette 40 à l'intérieur de la rainure radiale 46 de la bielle et de la rainure radiale 52 de l'arbre de sortie. Une garniture mécanique 54, visible uniquement sur les figures 3 et 5, est emmanchée autour de l'arbre de sortie 8 pour réaliser l'étanchéité du carter 12 autour de l'ouverture de passage de l'arbre de sortie. Avantageusement, le démontage de ce dispositif de pompage 2 est simplifié. En effet, au cours d'une première étape représentée sur la figure 1, une ou les deux portes de visite 18 sont ouvertes par dévissage des écrous 22. Puis au cours d'une deuxième étape représentée sur la figure 2, les vis 30 du collier de serrage amont et les vis 30 du collier de serrage aval sont dévissées. La première clavette 23 et la deuxième clavette 40 sont poussées à l'extérieur des premières 34, 46 et deuxièmes 38, 52 rainures. Puis, au cours d'une troisième étape représentée sur la figure 3, la bielle 9 est retirée du carter 10 par un déplacement transversal. La garniture mécanique 54 peut alors être facilement retirée, si on le souhaite. Au cours d'une quatrième étape, l'anneau de centrage 17 est détaché du cadre supérieure de la structure de support 7. Puis, la conduite de refoulement 16 est retirée radialement. Le rotor 6 et puis le stator 5 peuvent être retirés en les déplaçant selon un mouvement vers la gauche. Cette invention permet d'intervenir sur la bielle 9, la garniture mécanique 54, le rotor 6 et le stator 5. En variante, les rainures radiales 34, 38, 46 et 58 se prolongent jusqu'au bord du rotor 6, de la bielle 9 et respectivement de l'arbre de sortie 8 uniquement à un de leurs bouts. Selon cette variante, au moins une extrémité de la première clavette et de la deuxième clavette comprend un moyen permettant d'extraire celle-ci des rainures radiales. En référence aux figures 4 et 5, le dispositif de pompage 56 selon le deuxième mode de réalisation a été représenté. Les éléments techniques du dispositif de pompage 56 selon le deuxième mode de réalisation identiques ou similaires aux éléments techniques du dispositif de pompage selon le premier mode de réalisation ont été référencés par les mêmes références numériques et ne seront pas décrits une seconde fois. Le dispositif de pompage 56 selon le deuxième mode de réalisation comporte un carter 58 comprenant un corps principal 60 contenant la bielle 9, une partie de carter inférieure 62 et une partie de carter supérieure 64 détachable par rapport au corps principal 60 et à la partie de carter inférieure 62. Dans le mode de réalisation représenté, le corps principal 60 présente la forme d'un fourreau. Le pourtour extérieur de ce corps principal 60 est pourvu d'un collet 66 à son extrémité 68 située du côté de la pompe à cavités progressantes 4. Le collet 66 a un bord évidé formant avec la surface du collet un épaulement 70. Le corps principal 60 est également muni dans sa partie supérieure d'une ouverture d'entrée 14 du fluide à pomper. La partie de carter inférieure 62 présente la forme d'un demi-fourreau coupé selon un plan passant par l'axe du fourreau. Il est pourvu à ses deux bords rectilignes d'un rebord 72 s'étendant vers l'extérieur selon une direction radiale. La partie de carter supérieure 64 présente une forme identique à la partie de carter inférieure. Le dispositif de pompage 56 comporte en outre un premier anneau de centrage 10 74 fixé à l'extrémité d'entrée 13 du stator et un deuxième anneau de centrage 76 fixé à l'extrémité du carter 58 située du côté de l'arbre de sortie 8. Le premier anneau de centrage 74 présente un col 78 formant un épaulement 80 avec la surface extérieure du premier anneau de centrage. 15 La partie de carter inférieure 62 et la partie de carter supérieure 64 sont montées d'un côté, sur l'évidement du collet 66 et sont maintenu contre l'épaulement 70, et de l'autre côté, sur le col 78 et contre l'épaulement 80 du premier anneau de centrage. Ainsi montées, la partie de carter inférieure 62 et la partie de carter 20 supérieure 64 s'étendent dans le prolongement du corps principal 60. Le rebord 72 de la partie de carter supérieure 64 est fixé au rebord 72 de la partie de carter inférieure 62 par un ensemble de boulon et vis 82. En référence à la figure 5, le dispositif de pompage 56 comporte en outre un joint 25 d'étanchéité déformable 84, par exemple un manchon d'étanchéité, disposé contre la face intérieure 86 de la partie de carter supérieure 64 et contre la face intérieure 88 de la partie de carter inférieure 62. Un bord circulaire du joint d'étanchéité 84 est interposé et fixé entre le collet 66 du corps principal et la partie de carter inférieure 62 et la partie de carter supérieure 64. L'autre bord 30 circulaire du joint d'étanchéité 84 est interposé et fixé entre le col 78 du premier anneau de centrage et la partie de carter inférieure 62 et la partie de carter supérieure 64. En variante le carter 58 présente la forme d'un parallélépipède. Pour démonter le dispositif de pompage 56, les boulons et vis 82 sont dévissées et la partie de carter supérieure 64 est détachée de la partie de carter inférieure 62 et du corps principal 60. L'opérateur peut alors démonter la fixation entre le rotor 6 et la bielle 9 par dévissage des vis 30 du corps de serrage amont. Puis, l'opérateur retire la première clavette 23. Puis, l'opérateur désolidarise l'anneau de centrage 17 de la structure de support 7 par dévissage des boulons. La conduite de refoulement 16 est retirée radialement. Enfin, l'opérateur peut intervenir pour des opérations de maintenance sur le rotor 6 et le stator 5. Dans ce second mode de réalisation tout comme dans le premier mode de réalisation, le rotor est le stator sont retirés par la gauche, sans avoir besoin de démonter la tuyauterie. Avantageusement, ce mode de réalisation permet d'intervenir sur le rotor 6 et le stator 5 sans démonter la tuyauterie. Le rotor 6 et le stator 5 sont démontés sans déplacement longitudinal de la pompe à cavités progressantes 4 à l'avant du dispositif de pompage 56. REVENDICATIONS1.- Dispositif de pompage (2, 56) comportant : - une pompe à cavités progressives (4) comprenant un stator (5) s'étendant selon une direction longitudinale (A-A) et un rotor (6), ledit rotor (6) ayant une face d'extrémité (32) s'étendant selon un plan radial perpendiculaire à la direction longitudinale (A-A), ladite face d'extrémité (32) étant munie d'une rainure radiale (34); - une bielle (9) ayant une première face d'extrémité (36) s'étendant selon un plan radial, ladite première face d'extrémité (36) étant munie d'une rainure radiale (38); - une première clavette (23) agencée dans la rainure radiale (34) du rotor et dans la rainure radiale (36) de la première face d'extrémité de la bielle ; - un corps de serrage (24) accouplant la face d'extrémité (32) du rotor à la face d'extrémité (36) de la bielle, caractérisé en ce que lesdites rainures radiales (34, 36) sont traversantes selon une direction radiale. 2.- Dispositif de pompage (2, 56) selon la revendication 1, qui comprend en outre : - un moteur (19) ayant un arbre de sortie (8), l'arbre de sortie (8) comprenant une face d'extrémité (50) s'étendant selon un plan radial, ladite face d'extrémité (50) étant munie d'une rainure radiale (52) ; ladite bielle (9) ayant une deuxième face d'extrémité (44) s'étendant selon un plan radial, ladite deuxième face d'extrémité (44) étant munie d'une rainure radiale (46) ; - une deuxième clavette (40) étant agencée dans la rainure radiale (52) de l'arbre de sortie et dans la rainure radiale (46) de la deuxième face d'extrémité de la bielle ; - un corps de serrage (42) accouplant la face d'extrémité (50) de l'arbre de sortie à la deuxième face d'extrémité (44) de la bielle, caractérisé en ce que lesdites rainures radiales (52, 46) sont traversantes selon la direction radiale. 3.- Dispositif de pompage (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, qui comprend en outre un carter (12) logeant ladite bielle (9), ledit carter (12) comportant au moins une porte de visite (18) latérale ayant une longueur (L) au moins aussi longue que la bielle (9). 4.- Dispositif de pompage (2, 56) l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdites rainures radiales (36, 38, 52, 46) sont ouvertes et débouchantes à chacun de leurs bouts. 5.- Dispositif de pompage (56) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, qui comprend en outre un carter (58) logeant ladite bielle (9), ledit carter (58) comprenant un corps principal (60), une partie de carter inférieure (62) et une partie de carter supérieure (64), ladite partie de carter supérieure (64) étant détachable par rapport au corps principal (60), le corps principal (60) étant muni à une (68) de ses extrémités d'un collet (66), ladite partie de carter inférieure (62) et ladite partie de carter supérieure (64) étant montées sur ledit collet (66). 6.- Dispositif de pompage (56) selon la revendication 5, dans lequel le stator (5) comprend une extrémité (13), le dispositif de pompage (56) comprenant un anneau de centrage (74) fixé autour de l'extrémité (13) du stator (5), ladite partie de carter inférieure (62) et ladite partie de carter supérieure (64) étant montées sur ledit anneau de centrage (74). 7.- Dispositif de pompage (56) selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel la partie de carter inférieure (62) et la partie de carter supérieure (64) comprennent, chacune une face intérieure (86, 88), ladite face intérieure (88) de la partie de carter inférieure (62) et la face intérieure (86) de la partie de carter supérieure (64) étant recouvertes par un joint d'étanchéité déformable (84). 8.- Dispositif de pompage (56) selon la revendication 7, dans lequel ledit joint d'étanchéité déformable (84) présente la forme d'un manchon.