Brevet FR3012925A1 — publié le 20150508

L'invention concerne un moteur du type rotor-stator destiné à une installation sanitaire. La présente invention concerne plus particulièrement un moteur pour pompe ou broyeur sanitaire, dans lequel le rotor et le stator sont immergés dans un liquide lubrifiant, par exemple de l'huile. De plus, le moteur est compris dans une carcasse étanche possédant des propriétés améliorées de résistance à la température. Le rotor d'un moteur pour pompe sanitaire entraine l'axe de rotation d'une pompe tandis que le rotor d'un broyeur sanitaire entraine l'axe de rotation commun d'une pompe et d'un dispositif de dilacération ou broyage. Dans les moteurs du type rotor-stator, l'ensemble rotor-stator est monté dans une carcasse maintenant l'écartement entre rotor et stator à une valeur aussi faible que possible tout en évacuant la chaleur dégagée de façon satisfaisante. Le problème de l'évacuation de la chaleur dans un moteur du type rotor-stator classique peut normalement être résolu : - en utilisant une carcasse en fonte usinée mais cette carcasse pose des problèmes d'usinage et donc de coût, des problèmes de corrosion et des problèmes de poids, - en utilisant une carcasse en aluminium pour résoudre les problèmes de poids par rapport à la fonte mais il y a des problèmes d'usinage, des défauts (criques) dans la carcasse d'aluminium et d'importants problèmes de corrosion, - en utilisant une carcasse en acier inoxydable mais l'utilisation d'acier inox pose le problème du choix de la qualité de l'acier inox et donc de son prix et de l'usinage, - en utilisant une carcasse en matière plastique injectée mais au détriment de la durée de fonctionnement du moteur. Un moteur pour pompe ou broyeur sanitaire de l'état de la technique antérieur est illustré à la figure 1. La figure 1 est une vue en coupe axiale et en perspective d'un moteur de la technique antérieure monté dans une carcasse étanche réalisée en matière plastique. Un stator 1 est inséré à force dans une carcasse 2 en matière plastique. Cette carcasse 2 comporte, à sa partie inférieure 2a, un roulement à billes 3a et deux bagues d'étanchéité 4. Un rotor 5 équipé d'un arbre 6 est ensuite introduit dans le stator 1. La carcasse 2 est ensuite fermée au niveau de sa partie supérieure 2b par un couvercle 7 étanche grâce à un joint torique 8. Ce couvercle comporte un roulement à billes 3b identique au roulement à billes 3a de la partie inférieure 2a. Ces deux roulements à billes 3a et 3b permettent la rotation de l'arbre 6 entrainé par le rotor 5. Sur la figure 1 ne sont pas représentées les deux ouvertures supérieures pour le remplissage de la carcasse par un liquide lubrifiant qui immerge le moteur et l'ouverture de sortie des fils moteurs. S'il se produit un échauffement de l'ordre de 90 °C, la carcasse 2 en matière plastique se dilate de manière non homogène et le rotor 5 vient toucher le stator 1 en provoquant l'arrêt du moteur. La température de 60-70°C n'est généralement pas atteinte lorsque le moteur entraine une pompe et un dispositif de broyage d'un broyeur sanitaire. Le broyeur sanitaire est relié uniquement à une cuvette de toilette, la quantité d'eau à évacuer est relativement faible, ainsi le moteur ne fonctionne que pendant une durée courte et n'a pas le temps de monter en température, la circulation de l'huile entre le rotor et le stator suffit à répartir l'augmentation de température et à évacuer la chaleur. Le problème de la tenue à une température supérieure à 70 °C se pose lorsque le moteur est amené à fonctionner pendant plus longtemps, par exemple quand il est amené à évacuer les eaux d'une douche, d'une baignoire, d'une cuisine ou d'une buanderie. La présente invention vise à remédier à au moins certains des inconvénients de l'art antérieur en proposant un moteur du type rotor-stator pour pompe ou broyeur sanitaire comprenant : - une première carcasse assurant la concentricité de l'ensemble stator- rotor réalisée dans une matière plastique, - une deuxième carcasse dans laquelle est enchâssée la première carcasse, la première et la deuxième carcasse contenant un liquide lubrifiant, caractérisé en ce que : - le rotor et le stator du moteur sont immergés dans le liquide lubrifiant, - la matière plastique dans laquelle est réalisée la première carcasse présente une bonne tenue à la température, la première carcasse comportant des ouvertures pour permettre au liquide lubrifiant de pénétrer dans la première carcasse et de circuler librement dans les carcasses, - la deuxième carcasse est réalisée dans une matière plastique et est étanche. Dans la présente demande, l'expression « une bonne tenue à la température » indique que la matière plastique ayant cette propriété résiste mécaniquement à des températures d'au moins 120°C et a par exemple une température de fusion supérieure ou égale à 190°C. La résistance mécanique à la température signifie qu'il n'y a pas de modifications structurelles, par exemple de dilatation, contraction, changement de phase, de la matière plastique qui seraient susceptibles d'entrainer une perte de concentricité de la structure rotor-stator du moteur. Un exemple de matière plastique appropriée est le polytéréphtalate de butylène ou PBT. Le fait que la première carcasse assurant la concentricité de l'ensemble rotor-stator soit peu sensible à la température permet d'avoir une distance plus faible entre ces deux éléments, assurant ainsi une plus grande efficacité du moteur. De plus, le liquide lubrifiant baignant à la fois le rotor et le stator permet entre autres d'allonger la durée de vie et de réduire le bruit du moteur ainsi que d'évacuer la chaleur produite par celui-ci lorsqu'il est en marche. Par ailleurs, les ouvertures pratiquées dans la première carcasse permettent la diffusion de chaleur produite par le moteur dans l'ensemble des carcasses, assurant ainsi une meilleure dissipation de la chaleur. En outre, le liquide lubrifiant occupe l'espace interne à la première carcasse ainsi que l'espace interne délimité par les deux carcasses. Cette disposition autorise la présence d'une plus grande quantité de liquide lubrifiant, assurant ainsi un meilleur contrôle de la température (élévation de température moins rapide) lorsque le moteur est en fonctionnement. De surcroît, l'étanchéité de la deuxième carcasse empêche à la fois que : - le liquide lubrifiant s'échappe du moteur, ce qui compromettrait l'évacuation de la chaleur et/ou la lubrification de celui-ci, - un fluide extérieur, par exemple de l'eau, pénètre dans le moteur et n'entrave l'évacuation de la chaleur en diluant le liquide lubrifiant ou ne bloque le moteur si ce fluide contient des impuretés. Selon une caractéristique possible, la deuxième carcasse est réalisée dans une matière plastique résistante aux agents chimiques, tels que produits caustiques, produits acides, trichloréthylène, produits lessiviels, détergents et oxydants. Dans la présente demande, l'expression essence, « résistante aux agents chimiques » indique que les propriétés thermomécaniques de la matière plastique ne sont pas modifiées et qu'il n'y a pas d'atteintes à l'intégrité structurelle de la deuxième carcasse sous l'action d'agents chimiques (pour des temps relatifs à la durée de vie de ce type de moteur), tels que les produits caustiques, produits acides, trichloréthylène, produits lessiviels, essence, détergents et oxydants et tout autre produit pouvant être jeté dans une installation sanitaire. Comme exemples de matière plastique résistante aux agents chimiques, on peut citer le polyamide 12 ou PA 12, le PA 12 à 30% de fibres de verre et le polypropylène (ou PP). Ces matières plastiques ont l'avantage d'offrir peu de retrait au moulage (facile à mouler) et de permettre la fabrication de pièces techniques ne nécessitant pas ou peu de reprises d'usinage. Selon une autre caractéristique possible, la première carcasse comporte au moins deux flasques ainsi que des moyens de fixation, les flasques étant fixés ensemble par les moyens de fixation répartis, par exemple régulièrement, à la périphérie des deux flasques. Les moyens de fixation sont des moyens connus tel que des vis, des boulons, de la colle,... La répartition régulière du moyen permettant de fixer les flasques entre eux permet d'améliorer la concentricité de l'ensemble rotor-stator et de préserver cette concentricité en répartissant les contraintes mécaniques (par exemple l'augmentation de la pression) lors du fonctionnement du moteur. Selon une autre caractéristique possible, la deuxième carcasse comporte une partie inférieure comprenant un trou de passage pour le passage de l'arbre du moteur et des nervures coniques pour guider l'insertion concentrique de l'arbre dans au moins un élément assurant l'étanchéité du trou de passage de l'arbre dans la paroi de la partie inférieure de la deuxième carcasse, lorsque l'ensemble moteur contenu dans la première carcasse est introduit dans la partie inférieure de la deuxième carcasse. Les nervures coniques disposées au niveau du trou de passage de la partie inférieure de la deuxième carcasse permettent une insertion plus aisée dans la deuxième carcasse du moteur qui est contenu dans la première carcasse. De plus, les nervures permettent de limiter les risques d'endommagement du ou des éléments assurant l'étanchéité du trou de passage (et par extension de nuire à l'étanchéité de la deuxième carcasse). Selon une caractéristique possible d'une variante du mode de réalisation, la deuxième carcasse comporte un couvercle comprenant un trou de passage pour le passage de l'arbre et des nervures coniques pour guider l'insertion concentrique de l'arbre dans au moins un élément assurant l'étanchéité du trou de passage de l'arbre dans la paroi du couvercle. Les nervures coniques disposées au niveau du trou de passage du couvercle permettent une insertion plus aisée dans la deuxième carcasse du moteur qui est contenu dans la première carcasse. De plus, ces nervures permettent de limiter les risques d'endommagement des éléments assurant l'étanchéité du trou de passage (et par extension de nuire à l'étanchéité de la deuxième carcasse). L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celles-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées, sur lesquelles : - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un moteur selon un mode réalisation de l'invention, et - la figure 3 est une vue schématique en coupe axiale d'un moteur selon une variante de réalisation. La figure 2 représente une vue schématique en coupe axiale d'un moteur 10 pour pompe, connu en soi, qui comprend un stator 12 et un rotor 14 équipé d'un arbre 15 n'entrainant qu'une pompe (non représentée). Le moteur 10 est logé dans une première carcasse 16 qui est elle-même comprise dans une deuxième carcasse 17. Plus particulièrement, le stator 12 du moteur est inséré à force dans la première carcasse 16 puis le rotor 14 équipé d'un arbre 15 est introduit dans le stator 12. La première carcasse 16 assure la concentricité de l'ensemble rotor- stator. Plus particulièrement, la première carcasse 16 de forme sensiblement cylindrique comporte deux flasques supérieur 18 et inférieur 20 assemblés entre eux par des moyens de fixation 22 connus, tels que des vis, des boulons, des goujons, ..., et qui permettent d'assurer la cohésion mécanique de la première carcasse 16. Ces moyens de fixation 22 répartis régulièrement autour de la carcasse 16, par exemple quatre vis, permettent de distribuer de façon homogène les contraintes mécaniques supportées par la carcasse 16. Chacun des flasques 18 et 20 comporte respectivement une paroi latérale 18a et 20a formant une jupe sensiblement cylindrique et une paroi frontale 18b et 20b de forme sensiblement circulaire fermant l'une des deux extrémités opposées ouvertes de la jupe 18a et 20a. Chaque flasque comporte 25 également des surépaisseurs 23 disposées à la périphérie externe de chacune des jupes 18a et 20a, autour de l'extrémité ouverte non fermée de la jupe. Chacun des flasques possède un profil général en forme de chapeau dans la vue en coupe axiale de la figure 2. Les surépaisseurs 23 prennent par exemple la forme d'un rebord qui 30 entoure de façon continue la jupe 18a ou 20a et qui s'étend radialement en s'éloignant de celle-ci en direction de la deuxième carcasse 17. Les surépaisseurs 23 sont en outre aptes à recevoir les moyens de fixation 22. Chacune des parois frontales 18b et 20b comporte respectivement une ouverture 18c et 20c et un roulement à billes 24 et 26 disposé respectivement dans chacune des ouvertures. Les flasques sont assemblés par l'intermédiaire des moyens de fixation 22 au niveau de leurs extrémités ouvertes respectives afin que le moteur 10 soit entouré par les flasques 18 et 20 et que les ouvertures axiales 18c et 20c soient alignées. Cette disposition autorise le passage de l'arbre 15 à travers les ouvertures 18c et 20c de la première carcasse 16 et la rotation de celui-ci entrainé par le rotor 14. De plus, les flasques comportent des ouvertures 28 aménagées dans leurs parois latérales respectives 18a et 20a. Les flasques 18 et 20 sont réalisés dans une matière plastique de bonne tenue à la température, c'est-à-dire une matière plastique ayant la propriété de résister mécaniquement à des températures d'au moins 120°C et ayant par exemple une température de fusion supérieure ou égale à 190°C, par exemple en polytéréphtalate de butylène (PBT). La deuxième carcasse 17 comporte un corps 30, un couvercle 32 et un joint torique 34. Le corps 30 définit une cavité servant de réceptacle à la première 20 carcasse 16 et comporte, au fond de cette cavité, des nervures coniques 30a, une cheminée 30b, et des éléments d'étanchéité 36. Le corps 30 est de forme sensiblement cylindrique et comprend respectivement à chacune de ses parties supérieure 30c et inférieure 30d une ouverture 30e et 30f. Une première ouverture 30e située au niveau de la 25 partie supérieure 30c du corps 30 permet l'introduction de la première carcasse 16 dans le corps 30 et est fermée par le couvercle 32 de manière étanche par l'intermédiaire du joint torique 34. Une deuxième ouverture 30f, de taille réduite par rapport à celle de la première ouverture, est située au niveau de la partie inférieure 30d du corps 30 et sert de trou de passage de 30 l'arbre 15 dans la paroi frontale de la deuxième carcasse 17. Cette deuxième ouverture 30f est entourée, d'une part, par une cheminée 30b formée d'une paroi sensiblement cylindrique et, d'autre part, par des éléments d'étanchéité 36, par exemple deux bagues à lèvres montées tête-bêche, disposés à l'intérieur de la cheminée 30b. La deuxième carcasse 17 est étanche et est réalisée en matière plastique résistante aux agents chimiques, par exemple en polyamide 12 (PA12), en polyamide 12 à 30% de fibres de verre ou en polypropylène. De plus, la deuxième carcasse 17 n'a pas pour rôle d'assurer la concentricité de l'ensemble stator-rotor. Les nervures coniques 30a aménagées autour de la cheminée 30b servent à guider l'insertion concentrique de l'arbre 15 à travers les éléments d'étanchéité 36 quand l'ensemble moteur contenu dans la première carcasse 16 est introduit dans la deuxième carcasse 17 à travers l'ouverture supérieure 30e du corps 30. Le guidage périphérique de la première carcasse 16 lors de son insertion dans la deuxième carcasse 17 est assuré par les surépaisseurs 23 ou inversement par des saillies (non représentées) internes à la deuxième carcasse 17. Un liquide lubrifiant, par exemple de l'huile minérale, est introduit dans la deuxième carcasse 17 par une ouverture non représentée, en général pour remplir aux trois-quarts cette carcasse 17 et permettre ainsi au rotor 14 et au stator 12 du moteur d'être immergés. Les ouvertures 28 de la première carcasse 16 permettent à l'huile de pénétrer dans celle-ci et de circuler librement dans l'ensemble 16 et 17 (c'est-à-dire de circuler à l'intérieur de la première carcasse et dans l'espace délimité par la première et la deuxième carcasse). L'enclenchement du moteur se fait par mesure du niveau d'eau à évacuer ou par opération manuelle et le moteur tournera alors jusqu'à évacuation de l'eau. Si cette évacuation dure longtemps, la température s'élève dans le moteur mais les flasques 18 et 20 en PBT résistant jusqu'à 120°C permettent ainsi de conserver une bonne concentricité de l'ensemble stator-rotor. Une variante du mode de réalisation d'un moteur pour pompe selon l'invention est illustrée à la figure 3. Il comporte les mêmes éléments fonctionnels et structurels que ceux du mode réalisation décrit précédemment en référence à la figure 2 et ils ne seront pas à nouveau décrits. Toutefois, la structure de certains de ces éléments diffère. En effet, la deuxième carcasse 17 comporte un couvercle 33 muni d'une ouverture 33a, d'une cheminée 33b et de nervures coniques 33c. L'ouverture 33a est aménagée dans la paroi frontale du couvercle venant se positionner en regard de la paroi frontale 18b du flasque supérieur 18. Cette ouverture sert de trou de passage 33a pour l'arbre 15 à travers la paroi frontale de la deuxième carcasse 17. De plus, l'ouverture 33a est entourée, d'une part, par une cheminée 33b formée d'une paroi sensiblement cylindrique et, d'autre part, par des éléments d'étanchéité 36, par exemple deux bagues à lèvres montées tête-bêche, disposés à l'intérieur de la cheminée 33b. Les nervures coniques 33c du couvercle 33 ont la même fonction que les nervures coniques 30a du corps 30. Chacune des extrémités de l'arbre 15 du rotor 14 traversant la deuxième carcasse 17 entraîne respectivement une pompe et un dispositif de dilacération (non représentés). Ce moteur peut donc être utilisé pour un broyeur sanitaire. Les moteurs selon l'invention ont une meilleure résistance à la température, une plus longue durée de vie et peuvent fonctionner de façon continue sur de plus longues périodes de temps, tout en restant faciles et relativement peu coûteux à fabriquer. En effet, ils ne nécessitent pas d'usinages complexes pour maintenir l'ensemble stator-rotor, les deux carcasses 16 et 17 étant réalisées par injection de matières plastiques. REVENDICATIONS1. Moteur du type rotor-stator pour pompe ou broyeur sanitaire comprenant : - une première carcasse (16) assurant la concentricité de l'ensemble stator-rotor (12,14) réalisée dans une matière plastique, - une deuxième carcasse (17) dans laquelle est enchâssée la première carcasse (16), la première (16) et la deuxième carcasse (17) contenant un liquide lubrifiant, caractérisé en ce que : - le rotor (14) et le stator (12) du moteur (10) sont immergés dans le liquide lubrifiant, - la matière plastique dans laquelle est réalisée la première carcasse (16) présente une bonne tenue à la température, la première carcasse comportant des ouvertures (28) pour permettre au liquide lubrifiant de pénétrer dans la première carcasse (16) et de circuler librement dans les carcasses (16,17), - la deuxième carcasse (17) est réalisée dans une matière plastique et est étanche. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première carcasse (16) est réalisée dans une matière plastique dont la 20 température de fusion est supérieure ou égale à 190°C. 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière plastique de la première carcasse (16) est du polytéréphtalate de butylène (PBT). 4. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisé en ce que la deuxième carcasse (17) est réalisée dans une matière plastique résistante aux agents chimiques, tels que produits caustiques, produits acides, trichloréthylène, produits lessiviels, essence, détergents et oxydants. 5. Moteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la 30 matière plastique de la deuxième carcasse (17) est du polyamide 12 (PA 12) ou du polypropylène. 6. Moteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première carcasse (16) comporte au moins deux flasques (18, 20) ainsi que des moyens de fixation (22), les flasques (18, 20) étant fixés ensemble par les moyens de fixation (22) répartis à la périphérie des deux flasques (18, 20). 7. Moteur pour pompe ou broyeur sanitaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la deuxième carcasse (17) comporte une partie inférieure (30d) comprenant un trou de passage (30f) pour le passage de l'arbre (15) du moteur (10) et des nervures coniques (30a) pour guider l'insertion concentrique de l'arbre (15) dans au moins un élément (36) assurant l'étanchéité du trou de passage (30f) de l'arbre (6) dans la paroi de la partie inférieure (30d), lorsque l'ensemble moteur contenu dans la première carcasse (16) est introduit dans la partie inférieure (30d) de la deuxième carcasse (17). 8. Moteur pour broyeur sanitaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que la deuxième carcasse (17) comporte un couvercle (33) comprenant un trou de passage (33a) pour le passage de l'arbre (15) et des nervures coniques (33c) pour guider l'insertion concentrique de l'arbre (15) dans au moins un élément (36) assurant l'étanchéité du trou de passage (33a) de l'arbre (15) dans la paroi du couvercle (33).