Brevet FR3032751A1 — publié le 20160819

La présente invention a pour objet une pompe volumétrique à mouvement péristaltique comportant un organe d'aspiration et de refoulement sous la forme d'un tube élastique, généralement rectiligne. Les pompes volumétriques à mouvement péristaltique pourvues d'un tube élastique sont utilisées pour aspirer et refouler des matières fluides de toutes natures. Elles sont notamment utilisées pour le transfert de produits chargés, visqueux, abrasifs ou corrosifs, fragiles, à forte densité. Les domaines concernés sont entre autres ceux du traitement de l'eau (lait de chaux, charbon actif, chlorure ferrique), des colles, des ciments, des déchets, des lisiers, de l'agro-alimentaire (confitures, épluchures de fruits/légumes). Par exemple, le conditionnement des matières alimentaires nécessite une manipulation délicate afin de ne pas dénaturer les caractéristiques essentielles du produit. Dans l'exemple d'une confiture, les morceaux de fruits, très fragiles, ne doivent pas être écrasés, sans quoi la confiture perd son attrait gustatif et commercial. Leur organe d'aspiration et de refoulement, généralement en matière élastomère, est exposé à de hautes contraintes mécaniques à une cadence rapide. En l'occurrence, cet organe est soumis à un écrasement local se déplaçant le long dudit organe. Cet écrasement est généré par le passage cyclique de galets parcourant un chemin appelé généralement bande de passage. Dans l'art antérieur, certaines de ces pompes volumétriques à mouvement péristaltique sont dites à compression rectiligne. Leur originalité tient dans un organe d'aspiration et de refoulement élastique obtenu à partir d'un profilé en élastomère moulé à plat. De tels organes d'aspiration sont notamment décrits dans le document EP0595721. Le profilé moulé à plat est cintré sur lui-même pour former un tube rectiligne pourvu de deux appendices de fixation maintenus côte à côte par action de deux demi-stators, ou encore par collage ou vulcanisation. L'avantage d'un organe d'aspiration et de refoulement obtenu à partir d'un profilé plat est l'état de précontrainte de tension et de compression interne du tube cintré. En effet, la zone périphérique interne du tube est fortement 3032751 2 comprimée et la zone périphérique externe du tube est en état de tension, ce qui contribue doublement au retour à la section initiale de repos du tube élastique après le passage d'un galet. Afin d'assurer un bon centrage du tube et de réaliser un raccord d'étanchéité entre les deux appendices de fixation, 5 une nervure mâle et une gorge femelle complémentaire sont disposées sur la surface de contact des appendices. Lors du passage d'un galet, l'organe d'aspiration et de refoulement soutenu par le dispositif d'appui, est aplati, générant de ce fait une région d'aspiration et une région de refoulement séparées par une région de 10 pincement. L'écrasement va jusqu'à l'occlusion du tube pour obtenir l'auto- morçage. Il est également connu de noyer une armature d'une seule toile textile ou métallique dans l'épaisseur du tube pour renforcer l'élasticité de ce dernier et lui permettre de mieux résister aux effets de la pression qu'une 15 pompe péristaltique peut être amenée à supporter. A l'origine, pour les tubes utilisés dans les pompes péristaltiques, l'insertion de cette armature ne pouvait s'obtenir dans un simple tube extrudé, contrairement au profil moulé à plat. Sur les tubes extrudés, l'insertion d'une armature dans le caoutchouc reste délicate, car sous l'action des galets, le tube peut vriller sur son axe de 20 compression. Cela conduit à un fluage de l'armature vers les joints du moule, d'où un mauvais centrage de cette dernière et la formation de zones de moindre résistance aux contraintes. Dans un profilé plat, l'armature est simplement disposée à plat entre deux plaques de caoutchouc cru qui sont ensuite cuites ou vulcanisées. 25 L'obtention d'un tube à partir d'un profilé plat présente donc deux avantages : celui de former le tube avec une précontrainte de tension et de compression et celui d'offrir la possibilité de noyer une armature pour augmenter la résistance aux contraintes. Il a été constaté que l'organe d'aspiration et de refoulement s'abîme, 30 peut subir une usure prématurée ou même se déchirer, notamment au niveau de sa sortie de matière (refoulement); ceci s'explique par le fait qu'une brève surpression est générée lorsque le galet se retire du tube à 303 2 7 5 1 3 proximité de la sortie de matière. En effet, la levée du galet crée un retour ou reflux de pression, propre au principe péristaltique, et nommé effet pulsatoire, qui peut être assimilé à un « coup de bélier ». Ce phénomène génère des surpressions très élevées dans le tube, particulièrement au 5 niveau du refoulement. Une solution évidente à ce problème a été d'augmenter la dureté (Shore) de l'organe d'aspiration et de refoulement, mais il a été constaté que cela réduit la capacité d'amorçage, ce qui est particulièrement gênant avec des matières peu fluides, comme par exemple des déchets d'abattoirs. 10 La présente invention a pour but d'augmenter la longévité de l'organe d'aspiration et de refoulement d'une manière générale et plus particulièrement de proposer un organe qui résiste mieux à la surpression au refoulement. La présente invention a pour objet une pompe volumétrique à 15 mouvement péristaltique comportant un organe d'aspiration et de refoulement élastique, destiné à aspirer et à refouler des matières fluides par déplacement le long dudit organe d'un écrasement local généré par le passage de galets, ledit organe comprenant une partie tubulaire et deux appendices de fixation maintenues ensemble de manière adjacente, 20 caractérisée en ce que la partie tubulaire est renforcée par au moins deux toiles noyées dans la masse de ladite partie tubulaire. Les toiles s'étendent de préférence parallèlement les unes par rapport aux autres avec un écartement constant. Elles peuvent être séparées par une ou plusieurs couches de matière constitutive de l'organe d'aspiration et 25 de refoulement. L'insertion de deux toiles de renforcement permet d'allonger considérablement la durée de vie de l'organe d'aspiration et de refoulement, d'au moins 50%, qui passe ainsi de 700 heures à 1.200 heures dans le cas d'une pompe aspirant de l'eau de chaux à faible densité, à raison de 170 tours par minute avec une pression de 1 bar. Cette application ne subit donc 30 pas une pression de refoulement élevée. 3032751 4 Selon un mode de réalisation avantageux, les toiles sont tissées et présentent chacune un maillage de fils de trame et de fils de chaîne. Des toiles non tissées peuvent cependant être mises en oeuvre dans certains cas. Avantageusement, le maillage des deux toiles tissées est identique. 5 Dans le cas de forte surpression au refoulement, les toiles sont de préférence disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte que leurs maillages respectifs sont décalés angulairement. Elles peuvent par exemple être décalées d'environ 45°, de sorte que les fils de trame et de chaîne d'une toile sont disposés en diagonale par rapport aux fils de trame et chaîne de 10 l'autre toile. Cette disposition en losange de la toile placée à 45° par rapport au passage des galets permet à la toile de s'étirer élastiquement lors de la compression, mais surtout d'amortir la surpression engendrée par le phénomène pulsatoire Selon un aspect avantageux de l'invention, l'organe d'aspiration et de 15 refoulement comprend une toile externe proche de l'extérieur de la partie tubulaire et une toile interne proche de l'intérieur de la partie tubulaire, les fils de trame ou de chaîne de la toile externe s'étendent dans la longueur de la partie tubulaire, alors que les fils de trame ou de chaîne de la toile interne s'étendent diagonalement à la longueur de la partie tubulaire. 20 Selon un mode de réalisation pratique, les toiles sont formées à partir d'un tissage de nylon présentant une taille de maille de l'ordre de 2 à 3 millimètres. Selon un autre aspect technique avantageux, les toiles sont séparées l'une de l'autre d'une distance de l'ordre de 5 à 8 millimètres. Elles peuvent 25 par exemple être séparées l'une de l'autre par deux à quatre feuilles de caoutchouc. Les nombreuses combinatoires présentent de multiples options à définir en fonction du produit véhiculé, du réseau de refoulement, du débit demandé. Selon autre caractéristique avantageuse, les toiles s'étendent dans les 30 appendices de fixation. Selon une autre forme de réalisation, le maillage de chaque toile est différent. Elles peuvent être réalisées avec des matériaux différents, avec 3032751 5 des épaisseurs de fils différents, avec un maillage différent, avec des tailles de maille différentes, etc. Toutefois, la mise en oeuvre de toiles strictement identiques est préférée pour des raisons de simplicité, de coûts, et de prévisibilité des performances de résistance. 5 L'esprit de l'invention repose principalement sur la mise en oeuvre de plusieurs toiles de renforcement noyées dans la matière constitutive de l'organe d'aspiration et de refoulement pour accroitre sa longévité dans les applications sans surpression et pouvoir résister aux surpressions soudaines et importantes survenant lors de la levée des galets. 10 La disposition mutuelle en diagonale (décalage angulaire) des toiles donne de très bons résultats en cas de surpression, notamment avec la toile extérieure en diagonale. Cela peut s'expliquer par le fait que cette toile en diagonale se déforme élastiquement sans étirement excessif des fils de trame et de chaîne qui ne s'étendent pas dans l'axe de la partie tubulaire. 15 Chaque maille carrée ou rectangulaire subit une déformation qui tend vers une configuration en losange ou en parallélogramme. La présente invention sera maintenant décrite plus amplement, au regard des dessins annexés et donnant à titre indicatif, mais non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. 20 Sur les dessins : la figure 1 est une vue en coupe d'un organe d'aspiration et de refoulement élastique de la présente invention dans son état contraint, formant ainsi une partie tubulaire; la figure 2 est une représentation en coupe de l'organe d'aspiration et 25 de refoulement de la figure 1 à l'état initial plat, la figure 3 est une vue en coupe d'un organe d'aspiration et de refoulement élastique de l'invention à l'état écrasé par un galet circulant le long dudit organe, et la figure 4 est une vue schématique explosée d'une partie de l'organe 30 d'aspiration et de refoulement des figures précédentes. La figure 1 représente un organe d'aspiration et de refoulement élastique 1 conforme à l'invention à l'état contraint, sans subir de contrainte 3032751 6 imprimée par un galet. Cet organe 1 comprend une partie tubulaire 2 et deux appendices de fixation 31, 32 présentant deux faces 33, 34 adjacentes. L'organe 1 présente un axe longitudinal X. On voit que la face 34 porte longitudinalement une nervure mâle 35 avantageusement de forme demi- 5 cylindrique et l'autre face 33 présente une gorge femelle 36 complémentaire. L'insertion de la nervure 35 dans la gorge 36 assure un bon centrage de la partie tubulaire 2 et permet à un excès d'agent adhérisant appliqué dans la gorge 36 de fluer vers l'extérieur de celle-ci lors de la mise en contact des deux faces 33, 34. L'organe 1 est en effet maintenu de préférence en 10 position par adhérisation des deux faces 33, 34 sur une partie ou la totalité de leur surface de contact. Cependant, la vulcanisation est une technique également adéquate dans le cas de la présente invention. Ce mode de réalisation par adhérisation ne saurait donc avoir un caractère limitatif. L'organe 1 comprend également une embase qui est formée par 15 deux talons 37, 38 à chaque extrémité des deux appendices de fixation 31, 32. Cette embase est optionnelle. La partie tubulaire 2 comprend une paroi externe 2a et une paroi interne 2b qui sont concentriques et coaxiales. La figure 2 vise à illustrer un mode de fabrication de l'organe 1 de la figure 1. Selon ce procédé, l'organe d'aspiration et de refoulement élastique 20 1 est obtenu à partir d'un profilé plat en élastomère ayant un côté externe 2a et un côté interne 2b, et présentant le long de deux bords parallèles les deux appendices de fixation 31, 32 sensiblement perpendiculaires à la surface dudit profilé plat et ne s'étendant que du côté externe 2a dudit profilé plat, chacun des deux appendices 31, 32 présentant une face 33, 34 25 sensiblement plane dirigée vers l'extérieur dudit profilé plat. Les faces 33, 34 présentent respectivement une gorge femelle 36 et une nervure mâle 35 complémentaire avantageusement de forme demi-cylindrique disposées longitudinalement, comme on l'a vu précédemment en référence à la figure 1. 30 La première étape du procédé consiste à nettoyer les deux faces 33, 34; cette opération peut être facilitée par l'aide d'un solvant (tel que l'acétone) et/ou d'un dissolvant (tel que du trichloréthylène), ceci afin de 3032751 7 maximiser le pouvoir d'adhérence effectif de l'agent d'adhérisation. Une des deux faces 33, 34 (ou les deux suivant le type d'agent d'adhérisation) est ensuite enduite d'un agent d'adhérisation. L'étape suivante consiste à amener les deux faces 33, 34 en contact l'une contre l'autre dans le sens des 5 flèches f, f' de la figure 2, en cintrant le profilé plat sur lui-même avec le côté externe 2a du profilé plat dirigé vers l'extérieur. La forme obtenue est celle de la figure 1. L'étape finale consiste à appliquer un couple de forces antagonistes ft f2 perpendiculaires à la surface de contact des deux appendices de fixation 31, 32 pendant un temps prédéterminé qui dépend du 10 type d'agent d'adhérisation. Par un procédé similaire à celui-ci reprenant la première et la deuxième étapes, il est possible de vulcaniser les deux faces 33, 34. La figure 3 représente l'organe d'aspiration et de refoulement élastique 1 de la figure 1 en prise entre deux demis stators de maintien 4 et 15 dont la partie tubulaire 2 est écrasée par un galet 5, créant ainsi un pincement local au niveau duquel la paroi interne 2b est en contact sur elle-même. Le galet 5 et le pincement local ainsi généré se déplacent sur la partie tubulaire 2 selon l'axe X à partir d'une entrée de produit fluide vers une sortie de produit fluide. A proximité de cette sortie, le galet se lève et se retire 20 donc de la partie tubulaire 2, ce qui a pour effet de produire une brutale et courte surpression, assimilable à un coup de bélier. Selon l'invention, deux toiles de renforcement 21, 22 sont noyées dans l'organe d'aspiration et de refoulement élastique 1, au niveau de la partie tubulaire 2, mais peuvent aussi s'étendre dans les appendices 31, 32. 25 On peut remarquer sur les figures que les toiles 21, 22 s'étendent jusque dans les talons 37, 38. Les toiles 21, 22 s'étendent avantageusement de manière coaxiale au niveau de la partie tubulaire 2. Elles sont séparées par une distance sensiblement ou parfaitement constante. On peut distinguer une toile externe 21 plus proche de la paroi externe 2a de la partie tubulaire 30 2 et une toile interne 22 plus proche de la paroi interne 2b de la partie tubulaire 2. Dans le profil plat de la figure 2, on peut dire que les toiles 21, 22 s'étendent parallèlement l'une par rapport à l'autre avec un écart constant, 3032751 8 par exemple de l'ordre de 5 à 8 millimètres. Ceci est également valable au niveau des appendices 31, 32. Les deux toiles sont de préférence identiques, et peuvent par exemple être réalisées à partir d'une toile de nylon tissé ayant une taille de maille 5 (mesh) de l'ordre de 2 à 3 millimètres. Des toiles tissées de coton, de métal ou d'autres matières synthétiques sont également utilisables dans le cadre de la présente invention. En se référant à la figure 4, on peut voir les deux toiles 21, 22, et plus particulièrement leurs fils de trame (21t, 22t) et leurs fils de chaîne (21c 22c) 10 respectifs. On remarque alors que les toiles 21, 22 sont disposées l'une par rapport à l'autre de manière décalée angulairement. En effet, les fils de chaîne 21c de la toile externe 21 s'étendent selon l'axe longitudinal X et les fils de trame 21t s'étendent perpendiculairement à l'axe X de manière circulaire. Quant à la toile interne 22, ses fils de trame 22t et ses fils de 15 chaîne 22c s'étendent tous en diagonale : ils ne sont alignés ni avec X, ni avec sa perpendiculaire. Le décalage angulaire entre les toiles 21, 22 peut être de l'ordre de 45°. Un organe d'aspiration et de refoulement élastique avec deux toiles 21, 22 ainsi disposées a une durée de vie bien plus longue, de l'ordre de 50%, par rapport à un organe classique avec une seule toile. 20 Bien entendu, un autre décalage angulaire est envisageable. La toile interne 22 disposée en diagonale est un mode de réalisation préférentiel, mais l'inverse est également possible. Il est également envisageable de disposer les deux toiles de manière alignée angulairement, Cependant, en cas de surpression au refoulement, la disposition décalée (en diagonale) est 25 préférentielle et permet de bénéficier à la fois de la résistance de la toile externe 21 par traction sur les fils de trame circulaires 21t et de la résistance de la toile interne 22 par déformation des mailles en losange ou parallélogramme. On peut également remarquer sur la figure 4 que les toiles 21, 22 sont 30 séparées l'une de l'autre par trois feuilles de caoutchouc 23. Sans sortir du cadre de l'invention, on peut interposer deux à quatre feuilles de caoutchouc 23 entre les deux toiles. D'autre part, trois feuilles de caoutchouc 23 sont 3032751 9 disposées au-dessus de la toile 21 et quatre feuilles de caoutchouc 23 sont disposées en-dessus de la toile 22. Toutes ces feuilles de caoutchouc 23 sont vulcanisées les unes aux autres avec les toiles 21, 22 insérées entre elles. Les feuilles de caoutchouc 23 de part et d'autre des toiles sont 5 également vulcanisées ensemble à travers le maillage des toiles. Etant donné que les feuilles de caoutchouc 23 présentent une épaisseur uniforme et constante, les toiles 21, 22 s'étendent parallèlement ou avec un écart constant l'une par rapport à l'autre. En variante, les toiles peuvent être différentes : matériaux différents, 10 maillages différents, tailles de maille différentes, orientation mutuelle différente, etc. Avec un organe d'aspiration et de refoulement selon l'invention, pourvu de deux toiles ou davantage, on dispose d'une pompe péristaltique dont le tube dispose d'une longévité accrue et qui, si une des toiles est 15 disposée en losange, résiste plus longtemps aux assauts répétés des surpressions brutales et subites au niveau de la sortie de produit fluide. REVENDICATIONS1.- Pompe volumétrique à mouvement péristaltique comportant un organe d'aspiration et de refoulement élastique, destiné à aspirer et à refouler des matières fluides par déplacement le long dudit organe d'un écrasement local généré par le passage de galets, ledit organe comprenant une partie tubulaire (2) et deux appendices de fixation (31, 32) maintenues ensemble de manière adjacente, caractérisée en ce que la partie tubulaire (2) est renforcée par au moins deux toiles (21, 22) noyées dans la masse de ladite partie tubulaire (2). 2.- Pompe selon la revendication 1, dans laquelle les toiles (21, 22) sont tissées et présentent chacune un maillage de fils de trame (21t, 22t) et de fils de chaîne (21c, 22c). 3.- Pompe selon la revendication 2, dans laquelle le maillage des toiles (21, 22) est identique. 4.- Pompe selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle les toiles (21, 22) sont disposées l'une par rapport à l'autre de telle sorte que leurs maillages respectifs sont décalés angulairement. 5.- Pompe selon la revendication 4, dans laquelle les toiles (21, 22) sont décalées d'environ 45°. 6.- Pompe selon la revendication 4 ou 5, comprenant une toile externe (21) proche de l'extérieur de la partie tubulaire (2) et une toile interne (22) proche de l'intérieur de la partie tubulaire (2), les fils de trame (21t) ou de chaîne (21c) de la toile externe (21) s'étendent dans la longueur de la partie tubulaire (2), alors que les fils de trame (22t) ou de chaîne (22c) de la toile interne (22) s'étendent diagonalement à la longueur de la partie tubulaire (2). 3032751 11 7.- Pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les toiles (21, 22) sont formées à partir d'un tissage de nylon présentant une taille de maille de l'ordre de 2 à 3 millimètres. 5 8.- Pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les toiles (21, 22) sont séparées l'une de l'autre d'une distance de l'ordre de 5 à 8 millimètres. lo 9.- Pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les toiles (21, 22) sont séparées l'une de l'autre par deux à quatre feuilles de caoutchouc (23). 10.- Pompe selon l'une des revendications précédentes, dans 15 laquelle les toiles (21, 22) s'étendent dans les appendices de fixation (31, 32). 11.- Pompe selon la revendication 2, dans laquelle le maillage de chaque toile (21, 22) est différent. 20