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La présente invention concerne une pompe rotative destinée en particulier à pomper des liquides tels que des eaux résiduaires, des matières visqueuses, etc...
On connaît déjà des pompes rotatives pour pomper les eaux résiduaires, les matières visqueuses et autres dans lesquelles le corps de pompe (l'élément rotatif) est constitué par un disque, incliné par rapport à l'axe de son arbre, et qui tourne à l'intérieur d'une envelop- pe fixe, la tubulure d'arrivée étant disposée suivant l'axe de l'enveloppe tandis que la tubulure de refoulement
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est disposée à la périphérie de cette enveloppe. On a également proposé de prévoir à la périphérie du corps de pompe des dents, des pointes ou autres organes en saillie, destinés à exercer sur les "déchets" et en particulier sur les déchets textiles qui sont entraînés avec le liqui- de à évacuer, un effet de déchiquetage. On évite ainsi l'engorgement de la pompe.
On a toutefois reconnu que ces pompes, de types
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connus, ne répondent 1)aC 1,( -',i,}:lPfi c#m,;y.Ji,1. ut aux exi- gences, en particulier lonsqu'il sagit de déchets très résistants tels que des chiffons de nylon ou de perlon.
Conformément à l'invention, on obtient des résul- tats particulièrement favorables en munissant, sur son pourtour, le corps de pompe, constitué par un disque fixé en position inclinée sur l'arbre, de dents, de pointes, de saillies ou de creux et cela de telle sorte que ces dents ou autres soient engagées dans des rainures correspondantes ménagées dans la paroi intérieure de l'enveloppe de la pom- pe. Il est avantageux de donner au disque une forme d'ellip- se, de telle sorte que l'espace libre ménagé entre les dents, pointes, saillies, ou creux prévus sur le bord extérieur du disque, d'une part, et les rainures de .la surface interne de l'enveloppe de la pompe, d'autre part, soit partout le même et*pour toutes les positions du disque.
On peut égale- ment maintenir faible cet espace libre ou jeu,.et dans cer- tains cas le réduire à un point tel que le disque ellipti- que, avec ses dents, pointes, saillies ou creux reste en contact de tous côtés avec l'enveloppe cylindrique de la pompe si bien qu'il n'existe plus aucun jeu.
Pour des raisons de fabrication, ainsi que: /JOUI' faci- liter le montage, il peut être avantageux de ménager les rai- nures dans la faoe interne d'un manchon séparé en deux par- ties par une coupe axiale et que l'on emmanche en d'rection
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axiale dans l'enveloppe en un seul bloc de la pompe. On peut donner au disque une surface plane ou une surface gauche et, également, on peut utiliser des corps de pompe de toutes autres formes à condition que certaines parties tout au moins de ce corps de pompe aient des mou- vements en biais et que leurspourtours soient munis de dents, pointes, saillies ou échancrures s'engageant dans des rainures correspondantes de la paroi interne de l'en- veloppe.
Finalement, il peut être avantageux de couper le disque elliptique à ses deux extrémités les plus étroites par rapport à la surface de ce disque, de telle sorte que les deux surfaces suivant lesquelles ces parties seront coupées gardent, après montage du corps de pompe dans l'enveloppe de la pompe, par rapport aux surfaces intérieures des deux couvercles de l'enveloppe devant lesquelles elles viennent se placer une distance constante pour toutes les positions de la pompe.
Cette forme et disposition du corps de pompe en forme de disque a tout d'abord des avantages au point de vue de la fabrication, du fait que les dents n'ont besoin d'être taillées que jusqu'à l'endroit où les surfaces sont coupées. Si en effet on voulait prévoir des dents sur une ellipse complète jusqu'au voisinage du grand axe de l'el- lipse, on se heurterait à des difficultés du fait que la denture devrait y avoir une forme qui ne serait'plus possi- ble de réaliser.
En outre, le fait de couper l'ellipse à ses extrémités les plus étroites a l'avantage que l'on peut non seulement monter mais encore faire tourner le dis- que de la pompe en maintenant, par rapport aux surfaces frontales intérieures des deux couvercles de la pompe un jeu qui restera partout le même., si bien que, au cas où ce jeu est réalisé extrêmement faible ou même réduit prati-
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quement zéro, on peut obtenir une étanchéitéentre les surfaces coupées du corps de pompe et les faces internes des couvercles de l'enveloppe.
Cela peut avoir en particulier de l'importance lorsque l'on doit pomper des eaux résiduaires qui compor- tent une grande proportion de déchets textiles, et en particulier des chiffons de nylon ou de perlon. De telles eaux résiduaires, lorsque le disque incliné est monté en extrémité d'arbre, sont assirées dans la mpe par l'orifice d'aspiration du côté opposé à l'arbre, De ce fait, les l'- ohets contenus dans les eaux résiduaires sont déchiquetés et broyés à un degré très poussé par l'effet de cisaille- ment produit entre les dents du corps de pompe et les rai- nures de l'enveloppe de la pompe, pour être ensuite évacués par la tubulure de refoulement avec les eaux résiduaires.
L'étanchéité entre les surfaces inclinées coupées et les faces frontales intérieures des.couvercles, ont l'avantage qu'aucun élément relativement important provenant dos dé- chets ou chiffons ne peut pénétrer dans la chambre de l'en- veloppe où se trouve l'arbre. Celé. est inportant car ces déohets ou chiffons risquent de s'enrouler autour de l'arbre et, par suite, d'engorger la pompe.
Au lieu d'un seul disque on pourrait prévoir égale- ' ment plusieurs disques disposés angulairement les uns par rapport aux autres et inclinés par rapport à l'arbre de la pompe, et qui seraient munis d'excroissances, de creux ou de profils s'engageant dans des rainures correspondantes ménagées dans la paroi intérieure de l'enveloppe de la pom- pe, ou du manchon de cette enveloppe.
On a représenté schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs différents modes de réalisation particuliers de l'anvention.
Sur ves dessins :
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La figure 1 représente une pompe, partiellement en coupe axiale, et partiellement en élévation.
La figure 2 est une coupe axiale partielle à plus grande échelle de la pompe à l'endroit où les dents du disque sont engagées dans les rainures du corps de la pompe.
La figure 3 montre le corps de pompe sorti de la pompe et monté sur le porte objet d'un tour en vue de mon- trer comment on peut réaliser' l'usinage des dents .
La figure 4 représente un autre mode de réalisation d'une pompe comportant un disque de pompe de forme courbée ou gauche.
La figure 5 représente un autre mode de réalisation d'une pompe avec deux disques de pompe disposés en croix.
La figure 6 montre, en coupe axiale, un autre mode de réalisation de la pompe avec des parties découpées en forme de segments aux deux extrémités les plus étroites du corps de pompe elliptique.
La figure 7 est une vue.par-dessus en perspective du corps de pompe en forme de disque de la figure 6.
Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, l'arbre de la pompe 1 est monté en porte à faux dans un palier 2, et rendu étanche par rapport à l'extérieur au moyen d'un presse-étoupe 3. Sur l'extrémité renforcée 4 de l'arbre de la pompe, est fixé le disque de pompe 5 indi- qué ci-dessus au moyen de vis fraisées, de manière que la surface supérieure et extérieure de ce disque de pompe 5 reste unie et que rien ne puisse y adhérer. Sur le bord extérieur du disque 5 de la pompe sont usinées des dents 6 qui pénètrent dans des rainures 7 ayant un profil en dents de scie ou de forme analogue. Ces rainures sont usinées dans la surface interne.d'un manchon 8 qui est emmanché dans l'enveloppe cylindrique 9 et qui, par son rebord 10, est
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est fixé au moyen de vis 11 au rebord 12 de l'enveloppe 9.
Dans le pourtour intérieur du manchon 8 est ménagée une ouverture 13 qui débouche dans une échancrure correspon- dante de l'enveloppe 9, à laquelle aboutit à son tour, la tubulure de refoulement 14. La tubulure d'admission 15 est reliée par une collerette 16 au rebord 12 de l'envelop- pe 9.
Le disque 5 qui, lorsqu'on le regarde par-dessus en direction de la flèche A, a une forme el@iptique, est découpé suivant une ellipse qui, après introduction dans la pompe, se projette en direction axiale, c'est-à-dire en direction de la flèche B, suivant un cercle. Ce disque 5 a des dimensions choisies de telle sorte que ses dents, pointes, saillies ou échancrures puissent pénétrer avec jeu (voir figure 2) dans les rainures 7 du manchon.
Chaque point du disque 5 suit, lors de la rotation du disque, un chemin circulaire rapporté à l'arbre 1, à supposer bien entendu qu'un observateur se trouve sur le disque 5. D'autre part, les différents points du disque 5 décrivent, par rapport à l'enveloppe 9, pour un obser- vateur placé sur l'enveloppe, non seulement des mouvements de rotation mais également des mouvements pendulaires. Il s'ensuit que, lors de la rotation du disque 5, il s'exerce à l'intérieur de l'enveloppe certains effets de poussée vers la gauche et vers la droite qui, toutefois, sont sur- montés par la force centrifuge du liquide à pomper, si bien que la substanoe à pomper provenant de la tubulure d'aspiration 15 pénètre dans l'enveloppe pour être éjectée par la tubulure de refoulement 14.
A partir des points de vue relatifs de l'observateur indiqués ci-dessus, que ce dernier se trouve sur le disque 5 ou sur l'enveloppe 9, il s t ensuit que les rainures 7 ne sont
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pas disposées en forme d'hélices dans le manchon 8, mais sont au contraire co-axiales, circulaires, placées côte à côte et séparées les unes des autres.
En vue de montrer la succession des mouvements il convient de considérer que, sur la figure 1, le disque 5 est représenté en élévation. Si l'on suppose alors que ce disque 5 a tourné de 90 à partir de la position de la figure 1, dans le sens de rotation, soit vers l'arrière soit vers l'avant, on pourra constater que le disque 5 apparaîtra avec sa surface placée en travers par rapport à la figure 1, si bien que ce disque balaie en quelque sorte la substance à pomper hors de la pompe vers la tubu- lure de refoulement 14.
Du fait de la poussée indiquée il peut se produire en fait certaines pertes si le disque 5, regardé dans le sens de la flèche A se présente sous forme, non pas ellip- tique, mais circulaire, tandis que ce même disque, regardé dans le sens de la flèche B apparaît sous la forme d'une ellipse. Ces pertes proviennent du fait que, entre le bord du disque 5 et la surface interne de l'enveloppe, il y a, à l'endroit du petit axe de l'ellipse., un inter- valle relativement plus grand que dans la zone du grand axe de l'ellipse. Pour ces raisons il est avantageux de donner au disque une forme telle que l'espace entre son bord et la surface interne de l'enveloppe soit le même en tous les endroits.
On obtient ce résultat en donnant au disque 5, en direction de la flèche A, une forme ellip- tique réalisée de telle sorte que, vu dans le sens de la flèche B, ce disque apparaisse sous forme d'un cercle.
Pour le montage de la pompe, il est nécessaire de fabriquer le manchon 8 en deux parties séparées par une coupe axiale et de telle sorte que, comme on peut le voir sur la figure 1, il y ait un joint 19. Le monta-
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ge est alors effectué comme suit : après montage de l'ar- bre dans le palier 2 et après avoir fixé le rebord de la partie cylindrique 9 de l'enveloppe au couvercle 17, sur le bâti de la machine 18, on dispose les deux moitiés du manchon 8, à l'extérieur de l'enveloppe, autour du disque 5, puis l'on introduit le disque avec les deux moitiés du manchon à l'intérieur de l'enveloppe 9 jusqu'à ce que le disque 5 vienne s'appliquer contre l'extrémité renforcée 4 de l'arbre 1.
On visse alors le disque au moyen de vis sur'l'extrémité renforcée 4 de l'acre 1.
On visse ensuite les vis 11 du manchon 8 et-finale- ment on visse la tubulure d'aspiration 15 au rebord 12 de l'enveloppe. ,
Pour réaliser la denture du disque 5, l'arbre 1 de la pompe avec le disque 5 vissé sur lui est monté dans le porte-pièce 20 d'un tour (figure 3) et au moyen d'un ou- til 21, dont le profil correspond à celui des dents à. réa- liser, on usine tout d'abord en commençant par une extré- mité du disque la première denture avec le profil corres- pondant. Ensuite, suivant l'intervalle entre les rainures à l'intérieur du manchon 8 de la pompe, on décale la posi- tion de l'outil 21 pour l'amener à la position représentée en pointillé sur la figure 3, et après mise en position de cet outil, on usine la seconde brèche entre les dents en deux endroits opposés du disque.
On déplace pas à pas de cette manière l'outil 21 sur toute la largeur du disque qui, par suite, est muni sur tout son pourtour de dents ayant une forme telle qu'après introduction dans l'enveloppe 6, elles viennent s'engager dans les rainures correspcndantes du manchon 8.
L'avantage de la présente invention consiste tout d'abord en ce que, non seulement le disque a une forme ellip- tique en vue de supprimer les effet de poussée latéraux et
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les tourbillonnements inutiles, mais que, en outre, l'extré- mité de l'arbre 1 qui pénètre dans l'enveloppe est convena- blement séparéede la tubulure d'aspiration 15 (figure 1).
Cela dépend également du fait que les dents 6 du disque 5 sont constamment engagées dans les rainures 7 du manchon 8 pendant la rotation, si bien que les déchets textiles qui pénètrent avec les eaux résiduaires par la tubulure d'aspi- ration 15 dans la partie gauche de l'enveloppe, ne peuvent jamais pénétrer dans la partie de l'enveloppe, dans laquelle se trouve une partie de l'arbre, sans que ces matières tex- tiles n'aient été finement déchiquetées par les dents 6 du disque. Ce déchiquetage fin est obtenu avant toutes choses par la coppération de cisaillement entre la denture 6 et les rainures 7. Il ne-peut, par suite, jamais se produire un enroulement de substance textile autour de l'arbre de la pompe comme on en observait souvent dans les pompes de types connus., et qui amenait fatalement à un arrêt de la pompe.
Malgré cela.le côté du disque représenté à droite sur la figure 1 travaille également comme une aube. Si l'on imagine la position du disque après une rotation de 1800 par rapport à la position représentée figure 1 (voir les lignes indiquées en pointillé) on peut voir immédiatement que la tubulure de refoulement 14 se'trouve alors en oommu- nication avec la face droite du disque, si bien que cette moitié de l'enveloppe se remplit également de substance à pomper qui est expulsée par effet centrifuge vers la tubu- lure de refoulement
Il est avantageux, même lorsque cela n'est pas absolu- ment nécessaire, de laisser du jeu entre les rainures à pro- fil dentelé 7 du;manchon de l'enveloppe, et les dents 6 du disque, de façon.à assurer une rotation facile de la pompe.
Des recherches ont montré en effet que les dents du disque
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à l'intérieur des rainures 8, même lorsqu'il y a du jeu, déchiquètent et broient les déchets de textiles sans dif- ficulté. Souvent même ce jeu entre les dentures 6 et 7 doit être maintenu suffisamment grand, en particulier lorsque par exemple il s'agit de pomper des déchets de betteraves à sucre, pour lesquelles on désire ne pas obtenir un broya- ge trop poussé.
Une variante de l'invention consiste, comme cela a été représenté sur la figure 4, à donner au disque 22 une forme galbée. Bien entendu, néanmoins, le disque doit avoir à son pourtour une forme elliptique de telle sorte qu'en direction de la flèche C le bord de ce disque appa- raisse circulaire, les dents du disque pénétrant dans les rainures du manchon de l'enveloppe. Dans le mode de réali- sation de la figure 5 on peut utiliser deux disques 23 placés en croix, et se pénétrant l'un l'autre, ces disques étant fixés inclinés sur l'arbre de la pompe. Chaque disque a, sur son pourtour, des dents qui pénètrent dans des rai- nures du manchon de l'enveloppe.
Les corps de pompe peuvent comporter des convexités ou des concavités en ce sens qu'eux-mêmes comportent des parties en saillie; le corps de pompe peut également com- porter des aubes ou d'autres profils, étant entendu que les bords du dit corps de pompe pénètrent toujours dans les rainures de l'intérieur de l'enveloppe. Finalement, on peut munir le corps de pompe de brèches de façon à diminuer la poussée ce qui est avantageux en particulier dans le cas de liquides épais eu visqueux.
Dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, le disque de pompe 24 a ses deux petits côtés 29 coupés de façon à être limité par des surfaces planes 30. Ces surf a- ces coupées 30 sont disposées par rapport à la surface exté- rieurs du disque de corps de pompe 24, de façon à être pa-
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rallèles aux faces internes 31-32 des deux couvarcles
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,3 4 de 1 "enveloppe. Comme- on peut le voir sur" La.. figure, .
6, il y= a entre.;, les. surfaces. 30-31 ou 30-32 un jeu 35.
Le cas échéant on peut réduire ce jeu à zéro., si bien qu l'en assure une étanchéité plus ou moins bonne entre les surfaces 30 et les surfaces internes 31-32 des deux cou- vercles 33-34 de 1 "enveloppe de la pompe...
Cette étanchéirté a l'avantage que, dans le.- cas d'eaux comportant beaucoup de déchets ou chiffons qui pénè- trent par la tubulure d'admission 44 dans l'intérieur de la. pompe, ces déchets ou chiffons sont déchiquetés, forte- ment par les dents du disque et les rainures de l'intérieur de l'enveloppe., sans que des éléments ou chiffons de-dimen- sions notables puissent arriver dans la partie de l'envelop- pe où se trouve l'arbre 43, si bien qu'il'n'y a pas de dan-- ger que ces déchets ou chiffons viennent s'enrouler autour de 1'arbre.
Le champ 36 indiqué en blanc sur la figure 6 montre l'ouverture ménagée dans le manchon., par où le liquide est évacué vers la tubulure de refoulement que l'on peut voir au-dessus.
Conformément à l'invention il est nécessaire de disposer le disque 24 par rapport à l'arbre de la pompe 43 suivant un angle tel que les deux surfaces coupées 30 pré- ,vues sur les côtés étroits 29 du disque 24 viennent en face des surfaces internes 31 et 32 des deux couvercles 33-34 de l'enveloppe. C'est seulement dans ce cas que le fait de. couper le disque 24 sur ses deux petits côtés 29 prend tout son sens.
Si l'on disposait le disque 24 sui- vant un angle ayant une pente sensiblement'plus grande par rapport à l'arbre 43, les deux surfaces coupées 30 ne vien- 'draient pas en face des surfaces internes 31-32 des deux couvercles de l'enveloppe 33-34 mais se trouveraient en
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face du manchon à rainures.45. Dans le fait on ne devrait donc pas couper le disque mais lui donner en direction de la figure A la forme d'une ellipse complète et le munir de dents jusqu'aux extrémités du grand axe de l'ellipse.
L'angle d'inclinaison entre le disque 24 et l'ar- bre 43 doit être choisi avantageusement de manière que la surface coupée 30 du disque située à gauche, telle qu'on , peut la voir sur la figure 6, enveloppe en quelque sorte le diamètre intérieur de la tubulure d'aspiration 44 sans pénétrer à l'intérieur de ce diamètre intérieur. Autrement la substance à pomper pénétrant par la tubulure d'aspiration à l'intérieur de la pompe viendrait heurter la surface cou- pée 30 du disque 24 ce qui aurait évidemment des inconvé- nients. Grâce au choix ci-dessus indiqué d'un angle d'in- elinaison déterminé, on obtient un rendement particulièrement favorable de la machine.
Conformément à l'invention les dents 6 peuvent avoir une forme telle qu'elles ne soient pas pointues vers l'ex- térieur mais qu'elles soient aplaties à leurs extrémités supérieures, comme cela a été représenté sur la figure 2.
Elles n'ont plus alors des tranchants aigus vers le haut,
Bien entendu, les rainures 7 n'auraient pas, comme on peut le voir sur la figure 2, un profil triangulaire mais un pro- fil trapézoïdal. De toute manière, il ne s'agit pas, bien @ entendu, de rainures en pas de vis mais de rainures circu- laires parallèles ménagées à l'intérieur du manchon 8.
Cette manière de réaliser les dents et les rainures a un gros avantage du point de vue de la fabrication, car le disque 5 de la pompe peut alors être directement fabriqué par moulage avec les dents 6, ainsi d'ailleurs que le man- chon 8 avec ses rainures 7, au lieu de l'être par usinage.
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Un usinage ultérieur devient alors absolument superflu quand, en particulier, on désiré laisser suffisamment de jour entre
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les dents 6 et les rainures 7. Néanmoins l'effet de déchi- quetage n'est que faiblement diminué car les dents, vues dans le sens de rotation, travaillent par leurs bords anté- rieurs et non pas par leurs pointes en forme de tranchants.