Brevet FR3075280A1 — publié le 20190621

POMPE VOLUME TRIQUE A NETTOYAGE AMELIORE Domaine technique L'invention se rapporte au domaine des pompes, en particulier aux pompes volumetrique a piston excentre. Plus particulierement, l'invention porte sur une pompe comprenant des moyens permettant un nettoyage en place (NEP) ameliore. Etat de la technique Dans certains domaines industriels, par exemple l'industrie alimentaire, les pompes sont nettoyees sans demontage. Une pompe annexe envoie un liquide de nettoyage qui travers la pompe. Ce procede est nomme Nettoyage En Place (NEP). Les pompes volumetriques sont parmi les pompes susceptibles 15 d'etre nettoyees par ce procede. Une pompe volumetrique a piston excentre comprend generalement un cylindre comprenant une ouverture d'aspiration et partageant une extremite avec une zone de refoulement. Au niveau de cette extremite un piston est monte coulissant sur le 20 bout d'un arbre d'entrainement et est plaque par des moyens de plaquage, tels que des ressorts, contre le cylindre bloquant ainsi le passage de fluide. Lors d'un nettoyage NEP la pression generee par la pompe annexe permet de decoller le piston du cylindre et en consequence 25 le passage d'un debit de liquide de nettoyage. Cependant, la resistance des moyens de plaquage reduit la distance de ce decollement induisant ainsi des pertes de charge dans l'installation qui empeche le passage de l'integralite du debit de nettoyage a travers la pompe. 30 Cet effet est particulierement accentue dans les pompes volumetriques a piston excentre comprenant une manchette entourant l'arbre et formees de soufflets dont l'interieur reste 2 a la pression atmospherique. Une telle manchette etant soumise exterieurement a la pression du liquide de nettoyage, elle exerce alors un effort dans la meme direction et le meme sens que les moyens de plaquage. L'action combinee des moyens de 5 plaquage et de la manchette sur le piston diminue donc davantage la distance de decollement entre le cylindre et le piston et augmente de ce fait la perte de charge generee par la pompe. Pour limiter ces pertes de charge, it est generalement necessaire d'installer un reseau de tuyauterie externe avec une 10 vanne pour devier une partie du debit de nettoyage qui est superieur au debit maximum de la pompe. Ceci rend donc l'installation et le nettoyage en place complexes. L'objectif de la presente invention est de proposer une pompe volumetrique permettant un nettoyage en place simplifie 15 ainsi qu'un procede de nettoyage d'une telle pompe. Description de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet une pompe volumetrique a piston excentre comprenant : - Une tubulure presentant une premiere extremite solidaire 20 d'une zone de transmission et une deuxieme extremite se terminant par un cylindre solidaire d'une zone de refoulement, la tubulure comprenant une ouverture d'aspiration et la zone de refoulement comprenant une ouverture de refoulement, 25 - Un arbre d'entrainement s'etendant entre la zone de transmission et la tubulure avec un bout situee au niveau du cylindre, et - un piston agence dans la zone de refoulement et monte coulissant au bout de l'arbre en etant plaque contre le 30 cylindre par des moyens elastiques de maniere a bloquer un deplacement de fluide entre la tubulure et la zone de refoulement. 3 Selon l'invention, la pompe comprend en outre des moyens pour ecarter elastiquement le piston du cylindre et le maintenir a une distance predeterminee de celui-ci. En bloquant le piston en position decollee du cylindre, la 5 pompe se comporte comme une vanne ouverte et it n'y plus besoin d'installer un system de derivation. L'integralite du debit de nettoyage peut donc passer de l'aspiration au refoulement. En consequence, la perte de charge devient tres faible et le nettoyage NEP est simplifie. 10 Avantageusement, la distance predeterminee est comprise entre 2 et lOmm. Cette distance determinee experimentalement et par des simulations comme distance suffisante pour que l'integralite du debit de nettoyage traverse la pompe. Cette variation de la distance est fonction de la taille de la pompe. Selon un exemple de realisation, la pompe comprend en outre une manchette agencee dans la tubulure autour de l'arbre. Cette manchette comprend au moins un soufflet metallique, laquelle est fixee etanchement par des premiers moyens de fixation a la premiere extremite de la tubulure et par des deuxiemes moyens de fixation audit bout de l'arbre, de maniere a empecher la transmission de fluides de la tubulure vers l'arbre. Avantageusement, les moyens permettant d'ecarter le piston du cylindre sont des moyens pneumatiques agences pour mettre sous pression la manchette. De cette maniere, la partie interne de la manchette est mise en pression, ce qui permet de decoller suffisamment le piston du cylindre et le maintenir a distance de lui. Avantageusement, les moyens pneumatiques comprennent un pot de pressurisation communiquant avec la manchette via la zone de 4 transmission, ledit pot de pressurisation comprenant une huile et est destine a etre relie a une source d'air comprime. Le pot de pressurisation permet de remplir integralement la zone de transmission, it est egalement rempli partiellement de 5 sorte que le niveau d'huile se trouve dans le pot de pressurisation. Ensuite, en branchant ce pot de pressurisation a une source de d'air comprime, la pression pneumatique resultante agit sur cette surface d'huile comme sur un piston. Le volume d'huile est donc transfers du pot de 10 pressurisation vers la zone de transmission puis vers la manchette. L'accroissement du volume de la manchette permet de l'allonger et de ce fait de faire coulisser le piston de sorte a l'ecarter du cylindre. La distance de cet ecartement peut etre ajustee en ajustant la pression dans le pot de 15 pressurisation. En outre, en maintenant la pression dans le pot de pressurisation, la distance entre le cylindre et le piston est egalement maintenu sensiblement fixe. De cette maniere, lorsque le liquide de nettoyage est circule entre l'aspiration et le 20 refoulement la perte de charge devient tres faible. Avantageusement, le pot de pressurisation comprend des moyens de restriction agences pour restreindre le passage de fluide du pot a la zone de transmission et inversement. A titre d'exemple, les moyens de restriction peuvent 25 comprendre un etrangleur d'huile, une electrovanne pilotable. Cette restriction de passage d'huile vers la transmission et inversement a pour effet de maintenir le piston decolle du cylindre lors de pics de pression autour du soufflet susceptibles d'etre generes lors de la circulation du liquide 30 de nettoyage. En effet, ces moyens de restriction permettent un deplacement lent d'huile entre le pot de pressurisation et la 5 zone de transmission, empechant ainsi tout changement brutal du volume de la manchette. Avantageusement, les moyens elastiques fixant le piston au bout de l'arbre comprennent au moms un ressort axial. Ce 5 ressort, sert a plaquer le piston contre le cylindre, en particulier lors des phases d'amorcage. Pendant les phases de pompage, la pression de refoulement contribue egalement au plaquage du piston contre le cylindre. Un tel ressort, peut par exemple, etre forme d'un ensemble 10 de rondelle ressort. Avantageusement, la pompe comprend au moms une butee agencee pour pro-Leger le ressort axial. En particulier, lors des phases ou la zone de transmission est pressurisee. L'invention porte egalement sur un procede de nettoyage 15 d'une pompe conforme aux moms a l'une des pompes decrite precedemment dans lequel les moyens permettant d'ecarter elastiquement le piston du cylindre sont mis en oeuvre, puis un fluide de nettoyage est circule entre l'ouverture d'aspiration et l'ouverture de refoulement. 20 Breve description des figures L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va suivre, d'exemples de realisation donnes a titre illustratif, non limitatif, la description faisant reference aux dessins annexes parmi lesquels : 25 - la figure 1 represente une vue en coupe longitudinale d'une pompe selon un exemple de realisation prefere de l'invention ; - la figure 2 represente une vue zoomee du bout d'arbre de transmission d'une pompe volumetrique connue ; 30 la figure 3 une vue similaire a celle de la figure 2 sur une pompe conforme a un mode de realisation de l'invention. 6 Description detainee La figure 1 represente une pompe 1 volumetrique piston excentre conforme a l'invention telle que vue en coupe longitudinale. 5 La pompe 1 comprend une tubulure 2 ayant une premiere extremite 21 et une deuxieme extremite 22 ainsi qu'une ouverture d'aspiration 23. La premiere extremite 21 est solidaire d'une zone de transmission 3 qui comprend des moyens de transmission de la 10 pompe 1. La deuxieme extremite 22 comprend un cylindre 24 et est solidaire d'une zone de refoulement 4 qui comprend une ouverture de refoulement 41. Un arbre de d'entrainement 5 s'etend de la zone de transmission 3 dans la tubulure 2. Le bout 53 de l'arbre 5 est 15 situe au niveau du cylindre 24. Comme cela est visible sur la figure 1, dans cet exemple de realisation, une manchette 8 est agencee dans le cylindre 2 autour de l'arbre 5. La manchette 8 comprend un soufflet metallique en deux parties 81, 82, par exemple en acier. La 20 manchette 8 est fixee etanchement par des premiers moyens de fixation 83 a la premiere extremite 21 de la tubulure 2 et par des deuxiemes moyens de fixation 84 au bout 53 de l'arbre. Une telle manchette est en soi connue de l'Homme du métier. Elle est par exemple decrite en detail dans le document W097/36107. 25 Un piston 6 est agence dans la zone de refoulement 4 et monte coulissant au bout 53 de l'arbre 5 et maintenu par un ressort axial 7 qui le plaque contre le cylindre 24 de maniere a bloquer tout deplacement de fluide entre la tubulure 2 et la zone de refoulement 4. 30 Les deuxiemes moyens de fixation 84 de la manchette, sont egalement solidaires du piston et peuvent donc coulisser sur le bout 53 de l'arbre 5 en meme temps que le piston. 7 Le fonctionnement d'une telle pompe, hors nettoyage, est egalement connu de l'Homme du métier. Lors d'un nettoyage en place NEP, la pompe pouvant etre a l'arret ou en rotation, une pompe annexe, non representee, est 5 branchee a l'ouverture d'aspiration 23 pour envoyer un liquide de nettoyage destine a travers la pompe et sortir de l'ouverture de refoulement 41. Comme explique ci-dessus, avec les methodes de nettoyage classiques, des pertes de charge sont dues a l'action du ressort 10 axial 7 et du soufflet 8 limitant le deplacement du piston 6 par rapport au cylindre 2 sous l'effet de la pression du liquide de nettoyage. Pour resoudre ce probleme, la pompe 1 selon l'invention comprend des moyens pour ecarter le piston 6 du cylindre 2 et le 15 maintenir a une distance predetermine de celui-ci pour permettre un deplacement du fluide de nettoyage entre la tubulure 2 et la zone de refoulement 4. Plus particulierement, la pompe selon l'invention et telle que representee par la figure 1, comprend un pot de 20 pressurisation 9 communiquant avec la zone de transmission 3. Dans les pompes connues, la transmission est rempli d'huile de lubrification jusqu'd un certain niveau. L'ajout du pot de pressurisation 9 a la pompe 1 permet de remplir integralement la zone de transmission 3 en huile et le 25 niveau d'huile remonte jusqu'd un certain niveau dans le pot de pressurisation 9. Lors d'un nettoyage NEP de la pompe, le pot de pressurisation 9 est branche a une source d'air comprime, non representee. Des moyens de controle permettent de controler la pression 30 pneumatique generee par l'air comprime qui agit sur la surface d'huile comme sur un piston. Le volume d'huile est donc transfers du pot de pressurisation vers la zone de transmission puis vers la 8 manchette. L'accroissement du volume de la manchette permet de l'allonger et faire coulisser le piston pour l'ecarter du cylindre. La distance de cet ecartement peut etre ajustee en ajustant le niveau de pression dans le pot de pressurisation. 5 En outre, en maintenant la pression dans le pot de pressurisation, la distance entre le cylindre et le piston est egalement maintenu sensiblement fixe. Ainsi, le liquide de nettoyage peut passer integralement de l'aspiration au refoulement avec une perte de charge reduite. 10 La distance suffisante est dependante de la taille de la pompe. Elle se situe de preference entre 2 et 10 mm. En outre, le pot de pressurisation 9 comprend des moyens de restriction 91 permettant de controler le deplacement d'huile entre le pot de pressurisation 9 et la zone de transmission. 15 Dans, l'exemple de la figure 1, les moyens de restriction 91 comprennent un etrangleur d'huile. Dans des variantes non illustrees, les moyens de restriction 91 peuvent etre differents, par exemple une electrovanne pilotable. 20 Le controle de passage d'huile permet de maintenir le piston decolle du cylindre lors de pics de pression autour du soufflet susceptibles d'etre generes lors de la circulation du liquide de nettoyage. Les figures 2 et 3 representent un zoom sur le bout 53 25 d'arbre 5 respectivement dans une pompe connue et dans une pompe amelioree selon l'invention. Comme cela se voit sur les figures 2, 3 le deuxieme moyens de de fixation 84, 84', est solidaire du piston 6, le ressort axial 71 agit sur l'extremite 840, 840' du deuxieme moyens de de 30 fixation 84, 84' pour plaquer le piston 6 contre le cylindre 24. 9 Dans le cas de la figure 2, lorsque le volume de la manchette 8 augmente, le piston 6 et le deuxieme moyen de fixation 84' coulissent de sorte que le piston 6 s'ecarte du cylindre 24. Sous l'effet de la pression qui augmente dans la manchette, 5 l'extremite 840' ecrase les spires du ressort, ou les rondelles dans le cas de rondelles ressort, et peut donc induire leur cassure. Pour pro-Leger, le ressort 71 de la cassure, la pompe representee en figure 3 prevoit une butee composee de deux 10 parties 72, 73, solidaires respectivement de l'extremite 840 du deuxieme moyen de fixation 84 et du bout 53 de l'arbre 5. Ainsi, lorsque les deux parties 72, 73 de la butee sont en contact, le deplacement piston est stoppe et la pression sur le ressort n'augmente pas. 15 L'invention n'est evidemment pas limitee aux exemples illustres. Dans des variantes non representes, la pompe peut ne pas comporter de manchette. Les moyens pour ecarter le piston 6 du cylindre 2 et le maintenir a une distance predeterminee peuvent etre differents, par exemple, des moyens mecaniques 20 commandos. L'invention porte egalement sur un procede de nettoyage d'une pompe 1 selon l'invention comprenant au moms une partie des caracteristiques decrites ci-dessus, dans lequel les moyens permettant d'ecarter elastiquement le piston 6 du cylindre24 25 sont mis en oeuvre, puis un fluide de nettoyage est circule entre l'ouverture d'aspiration 23 et l'ouverture