EP0843094A1 - Pompe volumétrique à lobes hélicoídaux - Google Patents

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EP0843094A1
EP0843094A1 EP97402490A EP97402490A EP0843094A1 EP 0843094 A1 EP0843094 A1 EP 0843094A1 EP 97402490 A EP97402490 A EP 97402490A EP 97402490 A EP97402490 A EP 97402490A EP 0843094 A1 EP0843094 A1 EP 0843094A1
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EP
European Patent Office
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lobes
sections
positive displacement
helical
displacement pump
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EP97402490A
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German (de)
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Jean-François Briere
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GEORGES BRIERE SA
Original Assignee
GEORGES BRIERE SA
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C13/00—Adaptations of machines or pumps for special use, e.g. for extremely high pressures
    • F04C13/001—Pumps for particular liquids
    • F04C13/002—Pumps for particular liquids for homogeneous viscous liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms

Definitions

  • the present invention relates to a positive displacement pump for viscous liquids, especially for molasses and masses cooked of sugar origin, including a casing containing two rotors provided with self-driving lobes in engagement with each other.
  • the present invention more particularly proposes to provide a solution to these problems and, to do this, it relates to a positive displacement pump having the structure indicated above, this pump being characterized in that the rotor lobes are formed by a succession independent and alternately straight helical elements and left, these elements comprising a top line of on either side of which extend two flats longitudinal inclined in opposite direction.
  • the pump according to the invention is much more silent than the current positive displacement pumps and transfers viscous liquid at a regular rate and without pulsation.
  • the rotor lobes are made up by helical elements, they can be manufactured easily and at a low production cost.
  • the flats have the advantage of allow a reduction in the compression exerted on the fluid through the lobes, increased volume of fluid transferred with each rotation of the rotors, and a reduction in risk of jamming at the bottom of the spaces between the lobes.
  • the two flats of the same section helical are symmetrical with respect to the top line corresponding.
  • the rotors may each include a terminal section coach, the lobes of the terminal coach sections being engaged with each other and having a section transverse slightly larger than that of the lobes of other helical sections.
  • This characteristic prevents the helical sections which are not the driving sections come into contact with each other and crush the crystal parts contained in the liquid to be transferred.
  • the end coach sections are made of a harder material than that constituting the other helical sections.
  • the driving end sections of the rotors are angularly adjustable with respect to the sections adjacent helical, allowing the pump to be used in optimal conditions whatever the viscosity of the liquids to be transferred or the size of the solid parts contained in these.
  • each rotor has five or six lobes.
  • the positive displacement pump which is visible in the drawing has been developed to transfer molasses and masses cooked produced in sweets.
  • the positive displacement pump shown in Figure 1 comprises in a manner known per se a casing 1 containing a first rotor 2 provided with lobes 2a, 2b, ..., 2e and a second rotor 3 provided with lobes 3a, 3b, ..., 3e.
  • the rotors 2,3 are supported on the flanges end 4.5 of the casing 1 and are positioned one by relative to each other so that their lobes are in taken.
  • the rotor 2 has two ends of the shaft opposite 6,7 rotatably mounted in cavities formed in the end plates 4,5 while the rotor 3 comprises two opposite shaft ends 8.9 also rotatably mounted in cavities in the end flanges 4,5.
  • end of the shaft 9 of the rotor 3 is extends outside the end flange and is connected conventional way to a conventional drive unit not represented.
  • the lobes 2a, 2b 2e of the rotor 2 comprise a succession of helical sections 2a 1 , 2a 2 , 2a 3 ; 2b 1 , 2b 2 , 2b 3 ; ... alternately right and left.
  • the lobes 3a, 3b, ..., 3e of the rotor 3 comprise a succession of helical sections 3a 1 , 3a 2 , 3a 3 ; 3b 1 , 3b 2 , 3b 3 ; ... alternately right and left.
  • successive helical sections lobes are formed by independent elements, this which facilitates the manufacture of rotors and makes it possible to lower the cost price of these and easily replace items that would be worn out.
  • the lobes of the end sections 2a 1 , 3a 1 of the rotors 2,3 are made of a harder material than that constituting the other sections. They also have a cross section slightly larger than that of said other sections and are therefore the only ones to ensure the rotational drive of the rotors.
  • terminal sections 2a 1 , 3a 1 which are the driving sections, are angularly adjustable relative to the adjacent helical sections 2a 2 , 3a 2 .
  • the lobes of the driving sections 2a 1 , 3a 1 also project on each of the sides of the lobes of the adjacent helical sections 2a 2 , 3a 2 while in FIG. 4, they only project on the right flank of the lobes of said sections 2a 2 , 3a 2 .
  • the lobes of the driving sections could extend beyond the left flank of the lobes of the sections 2a 2 , 3a 2 .
  • the user of the pump will be able to adjust angularly the driving sections relative to the adjacent helical sections depending on liquids viscous to transfer.
  • the rotors 2,3 each have five lobes, but they could have six.

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Abstract

La pompe volumétrique selon l'invention est destinée à transférer des liquides visqueux, notamment des mélasses et des masses cuites d'origine sucrière. Elle comprend un carter renfermant deux rotors (2,3) pourvus de lobes auto-entraînants (2a,2b,...,2e ; 3a,3b,...3e) en prise les uns avec les autres et est caractérisée en ce que chacun des lobes des rotors comprend une succession de tronçons hélicoïdaux (2a1,2a2,2a3 , 2b1,2b2,2b3 , ... , 2e1,2e2,2e3 ; 3a1,3a2,3a3 , 3b1,3b2,3b3 , ... , 3e1,3e2,3e3) alternativement droits et gauches. Avantageusement, les rotors (2,3) comprennent chacun un tronçon terminal entraîneur (2a1 ; 3a1), les lobes des tronçons terminaux entraîneurs étant en prise les uns avec les autres et ayant une section transversale légèrement plus grande que celle des lobes des autres tronçons hélicoïdaux (2a2,2a3 ; 3a2,3a3). <IMAGE>

Description

La présente invention concerne une pompe volumétrique pour liquides visqueux, notamment pour mélasses et masses cuites d'origine sucrière, comprenant un carter renfermant deux rotors pourvus de lobes auto-entraínants en prise les uns avec les autres.
Les pompes volumétriques actuelles de ce type sont largement utilisées dans les sucreries pour transférer les mélasses et les masses cuites. Elles ont en effet l'avantage de ne pratiquement pas écraser les parties cristallines contenues dans ces liquides visqueux.
Elles ont cependant tendance à être bruyantes, à avoir un débit irrégulier et à transférer les liquides par pulsations plus ou moins fortes.
La présente invention se propose plus particulièrement d'apporter une solution à ces problèmes et, pour ce faire, elle a pour objet une pompe volumétrique ayant la structure indiquée ci-dessus, cette pompe étant caractérisée en ce que les lobes des rotors sont constitués par une succession d'éléments hélicoïdaux indépendants et alternativement droits et gauches, ces éléments comportant une ligne sommitale de part et d'autre de laquelle s'étendent deux méplats longitudinaux inclinés en sens inverse.
La pompe conforme à l'invention est nettement plus silencieuse que les pompes volumétriques actuelles et transfère le liquide visqueux à un débit régulier et sans pulsation.
Comme les éléments hélicoïdaux sont alternativement droits et gauches, les efforts mécaniques exercés sur les flasques d'extrémité du carter sont équilibrés, ce qui réduit fortement l'usure de ces pièces et augmente par conséquent leur durée de vie.
Par ailleurs, comme les lobes des rotors sont constitués par des éléments hélicoïdaux, ils peuvent être fabriqués facilement et à un faible coût de production.
En ce qui concerne les méplats, ils ont l'avantage de permettre une diminution de la compression exercée sur le liquide par les lobes, une augmentation du volume de liquide transféré à chaque rotation des rotors, et une réduction des risques de bourrage au fond des espaces ménagés entre les lobes.
De préférence, les deux méplats d'un même tronçon hélicoïdal sont symétriques par rapport à la ligne sommitale correspondante.
Selon une caractéristique importante de l'invention, les rotors peuvent comprendre chacun un tronçon terminal entraíneur, les lobes des tronçons terminaux entraíneurs étant en prise les uns avec les autres et ayant une section transversale légèrement plus grande que celle des lobes des autres tronçons hélicoïdaux.
Cette caractéristique évite que les tronçons hélicoïdaux qui ne sont pas les tronçons entraíneurs viennent en contact les uns avec les autres et écrasent les parties cristallines contenues dans le liquide à transférer.
Les risques d'écrasement ne peuvent donc venir que des tronçons entraíneurs. Ces risques sont toutefois très limités puisque les tronçons entraíneurs fonctionnent par raclage, leurs surfaces respectives glissant les unes sur les autres.
De préférence, les tronçons terminaux entraíneurs sont réalisés en un matériau plus dur que celui constituant les autres tronçons hélicoïdaux.
Ils peuvent ainsi mieux résister à l'usure à laquelle ils sont exposés pendant le fonctionnement de la pompe.
Il va de soi que les autres tronçons hélicoïdaux, du fait qu'ils ne sont pas en contact mutuel, n'ont pas à être protégés, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication.
Avantageusement, les tronçons terminaux entraíneurs des rotors sont réglables angulairement par rapport aux tronçons hélicoïdaux adjacents, ce qui permet d'utiliser la pompe dans des conditions optimales quelle que soit la viscosité des liquides à transférer ou la taille des parties solides contenues dans ces derniers.
Selon une autre caractéristique importante de l'invention, chaque rotor comporte cinq ou six lobes .
Un mode d'exécution de la présente invention sera décrit ci-après à titre d'exemple nullement limitatif en référence au dessin annexé dans lequel :
  • la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une pompe volumétrique conforme à l'invention ;
  • la figure 2 est une vue en perspective schématique des deux rotors de la pompe visible sur la figure 1 ;
  • la figure 3 est un schéma montrant la différence entre les sections de l'un des lobes d'un tronçon terminal entraíneur et de l'un des lobes du tronçon hélicoïdal adjacent ; et
  • la figure 4 est un schéma analogue à celui de la figure 3, mais montrant le tronçon terminal entraíneur et le tronçon hélicoïdal adjacent dans une autre position de réglage.
La pompe volumétrique qui est visible sur le dessin a été mise au point pour transférer les mélasses et les masses cuites produites dans les sucreries.
Il va de soi cependant qu'elle pourrait être utilisée pour transférer d'autres liquides visqueux sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente invention.
La pompe volumétrique représentée sur la figure 1 comprend d'une manière connue en soi un carter 1 renfermant un premier rotor 2 pourvu de lobes 2a,2b,...,2e et un second rotor 3 pourvu de lobes 3a,3b,...,3e.
Les rotors 2,3 prennent appui sur les flasques d'extrémité 4,5 du carter 1 et sont positionnés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que leurs lobes soient en prise.
Plus précisément, le rotor 2 comporte deux bouts d'arbre opposés 6,7 montés à rotation dans des cavités ménagées dans les flasques d'extrémité 4,5 tandis que le rotor 3 comporte deux bouts d'arbre opposés 8,9 également montés à rotation dans des cavités ménagées dans les flasques d'extrémité 4,5.
On notera ici que le bout d'arbre 9 du rotor 3 se prolonge à l'extérieur du flasque d'extrémité et est relié de manière conventionnelle à un organe moteur classique non représenté.
Ainsi, lorsque l'organe moteur fait tourner le rotor 3, les lobes 3a, 3b,...,3e engrènent avec les lobes 2a,2b,...,2e du rotor 2 de sorte que celui-ci tourne à la même vitesse que le rotor 3, mais en sens inverse.
Conformément à l'invention, les lobes 2a,2b 2e du rotor 2 comprennent une succession de tronçons hélicoïdaux 2a1,2a2,2a3 ; 2b1,2b2,2b3 ; ... alternativement droits et gauches.
De même, les lobes 3a,3b,...,3e du rotor 3 comprennent une succession de tronçons hélicoïdaux 3a1,3a2,3a3 ; 3b1,3b2,3b3 ; ... alternativement droits et gauches.
Grâce à la forme particulière des lobes des rotors 2,3, les efforts mécaniques exercés sur les flasques d'extrémité 4,5 sont équilibrés tandis que la pompe fonctionne sans faire de bruit et sans transférer le liquide visqueux par pulsations.
On précisera ici que les tronçons hélicoïdaux successifs des lobes sont constitués par des éléments indépendants, ce qui facilite la fabrication des rotors et permet d'abaisser le prix de revient de ces derniers et de remplacer aisément les éléments qui seraient usés.
En se référant plus particulièrement à la figure 2, on remarquera que les tronçons hélicoïdaux successifs d'un même rotor comportent chacun deux méplats 10 symétriques par rapport à leur ligne sommitale.
Ces méplats permettent une réduction notable de l'effort de compression exercé par les lobes sur le liquide visqueux. Ils permettent en outre d'augmenter le volume de liquide transféré et d'éviter les risques de bourrage puisqu'ils fonctionnent comme des racleurs vis-à-vis des fonds de lobes.
Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, les lobes des tronçons terminaux 2a1,3a1 des rotors 2,3 sont réalisés en un matériau plus dur que celui constituant les autres tronçons. Ils ont en outre une section transversale légèrement plus grande que celle desdits autres tronçons et sont par conséquent les seuls à assurer l'entraínement en rotation des rotors.
Quant aux autres tronçons, ils ne sont pas en contact, ce qui réduit considérablement les risques d'écrasement des parties solides contenues dans le liquide à transférer.
En se référant aux figures 3 et 4, on remarquera que les tronçons terminaux 2a1,3a1, qui sont les tronçons entraíneurs, sont réglables angulairement par rapport aux tronçons hélicoïdaux 2a2,3a2 adjacents.
Ainsi, sur la figure 3, les lobes des tronçons entraíneurs 2a1,3a1 débordent également sur chacun des flancs des lobes des tronçons hélicoïdaux 2a2,3a2 adjacents tandis que sur la figure 4, ils ne débordent que sur le flanc droit des lobes desdits tronçons 2a2,3a2.
Il va de soi que d'autres positions de réglage pourraient être adoptées. Par exemple, les lobes des tronçons entraíneurs pourraient déborder sur le flanc gauche des lobes des tronçons 2a2,3a2.
En fait, l'utilisateur de la pompe pourra régler angulairement les tronçons entraíneurs par rapport aux tronçons hélicoïdaux adjacents en fonction des liquides visqueux à transférer.
Pour être complet, on précisera que dans le mode de réalisation représenté, les rotors 2,3 comportent chacun cinq lobes, mais ils pourraient en comporter six.
Les essais ont en effet montré qu'avec des rotors à cinq ou six lobes, la pompe volumétrique transférait le liquide visqueux pratiquement sans le perturber.

Claims (6)

  1. Pompe volumétrique pour liquides visqueux, notamment pour mélasses et masses cuites d'origine sucrière, comprenant un carter (1) renfermant deux rotors (2,3) pourvus de lobes auto-entraínants (2a,2b,...,2e ; 3a,3b,...3e) en prise les uns avec les autres, caractérisée en ce que les lobes des rotors sont constitués par une succession d'éléments hélicoïdaux (2a1,2a2,2a3 , 2b1,2b2,2b3 , ..., 2e1,2e2,2e3 ; 3a1,3a2,3a3, 3b1,3b2,3b3 , ... , 3e1,3e2,3e3) indépendants et alternativement droits et gauches, ces éléments comportant une ligne sommitale de part et d'autre de laquelle s'étendent deux méplats longitudinaux (10) inclinés en sens inverse.
  2. Pompe volumétrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux méplats (10) d'un même tronçon hélicoïdal sont symétriques par rapport à la ligne sommitale correspondante.
  3. Pompe volumétrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les rotors (2,3) comprennent chacun un tronçon terminal entraíneur (2a1 ; 3a1), les lobes des tronçons terminaux entraíneurs étant en prise les uns avec les autres et ayant une section transversale légèrement plus grande que celle des lobes des autres tronçons hélicoïdaux (2a2,2a3 ; 3a2,3a3).
  4. Pompe volumétrique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les tronçons terminaux entraíneurs (2a1 ; 3a1) sont réalisés en un matériau plus dur que celui constituant les autres tronçons hélicoïdaux (2a2,2a3 ; 3a2,3a3).
  5. Pompe volumétrique selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les tronçons terminaux entraíneurs (2a1 ; 3a1) des rotors (2,3) sont réglables angulairement par rapport aux tronçons hélicoïdaux (2a2 ; 3a2) adjacents.
  6. Pompe volumétrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque rotor (2,3) comporte cinq ou six lobes.
EP97402490A 1996-11-06 1997-10-21 Pompe volumétrique à lobes hélicoídaux Withdrawn EP0843094A1 (fr)

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FR9613540A FR2755478B1 (fr) 1996-11-06 1996-11-06 Pompe volumetrique pour liquides visqueux, notamment pour melasses et masses cuites d'origine sucriere, comportant des rotors a lobes helicoidaux alternativement droits et gauches

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