EP1310676A1 - Dispositif de pompage a pompe moineau - Google Patents
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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
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- F04C2/1071—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth the inner and outer member having a different number of threads and one of the two being made of elastic materials, e.g. Moineau type
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- F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
- F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
- F04C15/0065—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement
Definitions
- the ball 15 forms a offset rotary joint compatible with the double rotation movement inherent in the pump Sparrow (rotational movement of the rotor around its own axis and rotational movement of the rotor axis in reverse around the stator axis) and suitable for authorize a significant mutual inclination of the connecting rod 5 relative to the end of the rotor 2 or of the driving shaft 3, respectively, when rotating the driving shaft driving the rotor.
- the connecting rod 5 can be constituted by the assembly of three parts, namely a rigid bar, in particular metallic (for example steel) forming the aforementioned connecting rod 13 - it may be in particular of a round section of steel in diameter suitable and cut to the desired length - and two metallic spheres (especially steel) which are attached and secured to the front ends of the rigid bar.
- a rigid bar in particular metallic (for example steel) forming the aforementioned connecting rod 13 - it may be in particular of a round section of steel in diameter suitable and cut to the desired length - and two metallic spheres (especially steel) which are attached and secured to the front ends of the rigid bar.
- metallic spheres especially steel
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Abstract
Dispositif de pompage comprenant: une pompe Moineau (1) avec un rotor hélicoïdal (2) intérieur à une cavité hélicoïdale d'un stator; des moyens moteurs; et une bielle d'entraînement (5) accouplée par des moyens d'accouplement respectifs (6, 7) à un arbre menant (3) des moyens moteurs et à une extrémité du rotor (2). Chaque moyen d'accouplement comprend : une tête sphérique (12) solidaire de la bielle (5) et reçue dans une cavité cylindrique de révolution (14) de même diamètre et solidaire coaxialement de l'extrémité du rotor (2)/de l'arbre menant (3); et une bille (15) abritée partie dans une cuvette (16) de la tête sphérique (15) avec son axe perpendiculaire à l'axe de la bielle (5) et partie dans un évidement latéral (19) de la cavité (14). <IMAGE>
Description
La présente invention concerne des perfectionnements
apportés aux dispositifs de pompage comprenant une
pompe à cavités progressives ou pompes Moineau avec un
rotor hélicoïdal intérieur à une cavité hélicoïdale d'un
stator, des moyens moteurs avec un arbre menant
sensiblement coaxial à la cavité du stator, et une bielle
d'entraínement qui est interposée entre l'arbre menant des
moyens moteurs et une extrémité du rotor auxquels elle est
accouplée par des moyens d'accouplement respectifs agencés
pour que ladite bielle puisse accompagner le double
mouvement de rotation du rotor (rotation du rotor autour
de son propre axe et rotation de l'axe du rotor autour de
l'axe de la cavité du stator).
Compte tenu du double mouvement de rotation du
rotor, d'une part, et de l'absence de coaxialité du rotor
et de l'arbre menant des moyens moteurs, d'autre part, la
bielle occupe une position inclinée et, au cours de son
mouvement de rotation, elle se déplace selon une enveloppe
conique. Il en résulte l'obligation d'accoupler la bielle
à l'arbre menant des moyens moteurs et à l'extrémité du
rotor de façon qu'elle puisse occuper une position
inclinée par rapport aux axes respectifs, parallèles mais
non coaxiaux, de ceux-ci en même temps qu'elle assume sa
fonction de transmission du couple.
Pour satisfaire cette obligation, il est courant
de réaliser la bielle sous forme d'un barreau métallique
et de prévoir des accouplements appropriés entre ses deux
extrémités et respectivement l'arbre menant des moyens
moteurs et l'extrémité du rotor. De nombreux types
d'accouplement sont connus dans ce contexte. Un
accouplement cardan classique ne permettant pas une
inclinaison suffisante de la bielle (ou exigeant alors une
bielle de longueur importante), on connaít notamment
diverses réalisations d'accouplement dérivées de
l'accouplement cardan, mais autorisant des inclinaisons
plus importantes, et donc permettant de réaliser des
bielles plus courtes.
Toutefois ces accouplements connus présentent
l'inconvénient d'être constitués d'un nombre élevé de
pièces, ce qui en accroít le coût de fabrication et le
coût d'entretien.
En outre, certaines de ces pièces, mutuellement
rotatives, sont assemblées par l'intermédiaire d'axes de
rotation ou de pivotement. Or, la bielle doit être en
mesure de supporter des efforts de compression axiaux
générés par les réactions du rotor de pompe en cours de
fonctionnement : les axes précités doivent notamment être
en mesure d'encaisser ces efforts sans rupture, ce qui
conduit à les surdimensionner.
L'invention a essentiellement pour but de proposer
un agencement perfectionné d'accouplement propre à
autoriser une inclinaison importante de la bielle - et
donc de conduire à un raccourcissement de cette bielle -
tout en ne comportant qu'un nombre très restreint de
pièces constitutives qui ne font appel à aucun axe
d'articulation, et qui par conséquent est propre à
supporter sans endommagement des efforts élevés de
réaction axiaux, les pièces constitutives étant simples et
peu coûteuses.
A ces fins, un dispositif de pompage tel que
mentionné au préambule se caractérise, étant agencé
conformément à l'invention, en ce que chacun desdits
moyens d'accouplement comprend
- une tête sphérique solidaire de la bielle, respectivement de l'extrémité du rotor ou de l'arbre menant,
- une cavité cylindrique de révolution de même diamètre que la susdite tête sphérique pour recevoir celle-ci et solidaire coaxialement de l'extrémité du rotor ou de l'arbre menant, respectivement de la bielle, et
- une bille abritée, pour partie, dans une cuvette en calotte sphérique de forme complémentaire pratiquée dans la tête sphérique qui est disposée de manière que son axe soit sensiblement perpendiculaire à l'axe de la bielle, respectivement de l'extrémité du rotor ou de l'arbre menant, et, pour partie, dans un évidement latéral de dimensions complémentaires pratiqué dans la cavité cylindrique de révolution,
Dans un mode de réalisation préféré, la tête
sphérique est solidaire de la bielle et la cavité
cylindrique de révolution est prévue sur l'extrémité du
rotor, respectivement sur l'arbre menant. Dans un exemple
de mise en oeuvre simple, on profite du fait que de telles
têtes sphériques sont couramment disponibles dans le
commerce : on peut alors faire en sorte que la bielle
comprenne un barreau rigide formant une tige de bielle aux
extrémités respectives de laquelle sont solidarisées
(notamment par soudure) deux têtes sphériques.
Dans un mode de réalisation de conception simple,
la cavité cylindrique de révolution est définie dans une
douille creuse solidaire de l'extrémité du rotor ou de
l'arbre menant et le susdit évidement latéral prévu dans
ladite cavité est défini par un trou traversant
radialement la paroi latérale de ladite douille et par une
bague rapportée sur la paroi externe de ladite douille
pour obturer extérieurement le susdit trou. Notamment, la
bague externe est fixée à la douille par au moins une vis
radiale.
Grâce aux dispositions qui viennent d'être
énoncées, on constitue un accouplement dans lequel la
bille assume la double fonction d'articulation rotative et
d'organe de transmission des efforts axiaux : ainsi il
n'existe plus d'axe de pivotement. Au surplus, le nombre
des pièces composantes est réduit et leur assemblage est
simple sans qu'il soit nécessaire d'exécuter des usinages
complexes. Enfin, conformément au but poursuivi, la bielle
est susceptible d'inclinaisons notables, de sorte qu'il
est possible d'envisager un raccourcissement sensible de
la bielle entraínant une plus grande compacité du
dispositif de pompage.
On peut encore obtenir des inclinaisons plus
prononcées de la bielle en prévoyant que la partie
annulaire de la paroi interne de la douille située entre
ledit évidement latéral et l'extrémité de la douille soit
de conformation tronconique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description détaillée qui suit de certains modes de
réalisation préférés donnés uniquement à titre d'exemples
nullement limitatifs. Dans cette description, on se réfère
aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de côté de la partie d'un dispositif de pompage à pompe à cavités progressives plus spécifiquement visée par la présente invention ;
- la figure 2 est une vue en coupe de côté, à échelle agrandie, d'un accouplement visible à la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2 ; et
- la figure 4 est une variante de réalisation de l'accouplement de la figure 2.
En se reportant tout d'abord à la figure 1, un
dispositif de pompage concerné par l'invention comporte
- une pompe à cavités progressives ou pompe Moineau 1 avec un rotor hélicoïdal 2 qui est intérieur à une cavité hélicoïdale d'un stator (non montré) ;
- des moyens moteurs (non montrés) ayant un arbre de sortie ou arbre menant 3 qui est coaxial (axe 4) à la cavité hélicoïdale du stator ; et
- une bielle d'entraínement 5 qui est interposée entre une extrémité du rotor 2 et l'arbre menant 3 auxquels elle est accouplée par des moyens d'accouplement respectifs 6, 7.
Il est connu que, dans une pompe Moineau, le rotor
2 est animé d'un double mouvement de rotation, à savoir
une rotation du rotor 2 autour de son propre axe 8 (flèche
9) et une rotation de sens inverse de son axe 8 autour de
l'axe 4 de la cavité statorique (flèche 10). Les moyens
d'accouplement 6, 7 sont donc agencés pour que la bielle 5
puisse accompagner la double rotation de l'extrémité du
rotor alors que l'arbre menant 3 tourne autour de l'axe 4
(flèche 11).
Les moyens d'accouplement 6 entre la bielle 5 et
l'extrémité du rotor 2 et les moyens d'accouplement 7
entre la bielle 5 et l'arbre menant 3 sont identiques et
sont disposés avec la même orientation radiale par rapport
à la bielle, comme visible à la figure 1. Aux figures 2 et
3 ont été représentés à plus grande échelle, à titre
d'exemple, les moyens d'accouplement 7 entre la bielle 5
et l'arbre menant 3.
Les moyens d'accouplement 7 comprennent :
- une tête sphérique 12 solidaire de l'extrémité correspondante de la tige de bielle 13 et disposée coaxialement à celle-ci ;
- une cavité cylindrique de révolution 14 de même diamètre que la tête sphérique 12 pour recevoir celle-ci, cette cavité 14 étant solidaire coaxialement de l'extrémité de l'arbre menant 3 ; et
- une bille 15 abritée, pour partie, dans une cuvette 16 en calotte sphérique de forme complémentaire creusée dans la tête sphérique 12 de manière que son axe 17 soit sensiblement perpendiculaire à l'axe 18 de la bielle 13 et, pour partie, dans un évidement latéral 19 de dimensions complémentaires creusé dans la paroi définissant la cavité cylindrique 14.
Grâce à cet agencement, la bille 15 forme une
articulation rotative désaxée et compatible avec le
mouvement de la double rotation inhérent à la pompe
Moineau (mouvement de rotation du rotor autour de son
propre axe et mouvement de rotation de l'axe du rotor en
sens inverse autour de l'axe du stator) et propre à
autoriser une inclinaison mutuelle sensible de la bielle 5
par rapport à l'extrémité du rotor 2 ou de l'arbre menant
3, respectivement, lors de la rotation de l'arbre menant
entraínant le rotor.
De façon avantageuse en raison du coût réduit qui
résulte d'une telle structure, la bielle 5 peut être
constituée par l'assemblage de trois pièces, à savoir un
barreau rigide notamment métallique (par exemple en acier)
formant la tige de bielle précitée 13 - il peut s'agir en
particulier d'un tronçon de rond en acier de diamètre
approprié et sectionné à la longueur souhaitée - et deux
sphères métalliques (notamment en acier) qui sont
rapportées et solidarisées sur les extrémités frontales du
barreau rigide. De telles sphères sont disponibles dans le
commerce ; il suffit de former un plat de manière à
pouvoir les solidariser sur l'extrémité frontale du
barreau par tout moyen approprié, par exemple de
préférence par soudure.
De la même manière, la cavité cylindrique 14 peut
être usinée directement dans l'extrémité élargie du rotor
et de l'arbre menant, cette extrémité élargie formant
alors une douille creuse 20 intégrale avec le rotor ou
l'arbre menant (cas illustré à la figure 2). Mais, là
encore, la douille creuse 20 pourrait être usinée sous
forme d'une pièce indépendante rapportée ensuite et
solidarisée (notamment soudée) sur l'extrémité frontale du
rotor ou de l'arbre menant.
Quelle que soit la solution retenue, l'évidement
19 prévu latéralement dans la cavité 14 est, de façon
structurellement simple, défini par un trou traversant 21
percé à travers la paroi latérale de la douille 20. Une
fois la tête sphérique 12 introduite dans la cavité 14 de
la douille 20 avec la cuvette 16 disposée en regard du
trou traversant 21 et une fois la bille 15 introduite dans
le trou 21 depuis l'extérieur, une bague 22 est rapportée
sur la douille 20, extérieurement à celle-ci, afin
d'obturer le trou 21 et de retenir la bille. Cette bague
pourrait être vissée sur la surface externe filetée de la
douille. Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 3,
cependant, la fixation est obtenue à l'aide d'une ou
plusieurs vis radiales de blocage 23 engagées dans des
alésages respectifs alignés de la bague 22 et de la paroi
de la douille 20 (voir figure 3).
Les dimensions de l'évidement 19 doivent être
telles que la bille 15 y soit reçue à libre rotation, mais
sans jeu substantiel autre que le jeu fonctionnel.
Grâce à cet agencement, dans chacun des moyens
d'accouplement 6, 7, la bille 15 assume la double
fonction, d'une part, de pivot ou d'articulation rotative
de la bielle 5 par rapport à l'arbre menant 3 ou de
l'extrémité du rotor 2, et ce dans toutes les directions,
et, d'autre part, d'organe de transmission des efforts
rotatifs entre l'arbre menant 3 et la bielle 5 et entre la
bielle 5 et le rotor 2 et d'organe de transmission des
efforts axiaux de réaction entre le rotor 2 et la bielle 5
et entre la bielle 5 et l'arbre menant 3. Il s'agit d'une
structure simple, avec peu de pièces composantes, et
notamment dépourvue d'axes, d'une très grande robustesse
mécanique, et d'un coût modique.
Au surplus, et il s'agit là d'un avantage
important recherché conformément à l'invention, la bielle
5 est susceptible d'une inclinaison très prononcée par
rapport à l'arbre menant 3 et à l'extrémité du rotor 2,
sans qu'il existe de point dur lors de la rotation. A
titre d'exemple il est possible d'atteindre des
inclinaisons de la bielle de l'ordre de 5° avec un
fonctionnement parfaitement satisfaisant.
Au surplus, en raison même de ces inclinaisons
élevées rendues possibles par la structure conforme à
l'invention, il devient envisageable de corrélativement
raccourcir la bielle 5, c'est-à-dire de mettre en oeuvre
une tige de bielle 13 plus courte, ce qui conduit à un
dispositif de pompage globalement plus compact donnant en
cela satisfaction aux souhaits des utilisateurs. Dans un
exemple typique, pour une inclinaison de la bielle de
l'ordre de 5°, on peut donner à la bielle une longueur de
l'ordre de 135 mm (alors que classiquement une inclinaison
maximale de la bielle de l'ordre de 1 à 2° conduit à
donner à la bielle une longueur de l'ordre de 675 mm pour
les mêmes conditions de fonctionnement).
On peut encore accroítre sensiblement
l'inclinaison de la bielle 5 par rapport à l'arbre menant
3 et à l'extrémité du rotor 2 en dégageant mieux l'entrée
de la douille creuse 20. Comme illustré à la figure 4, on
peut agencer la portion annulaire de la cavité 14 qui est
comprise entre la face frontale de la douille 20 et le
trou traversant 21 sous la forme d'une zone tronconique
24, qui peut présenter une conicité pouvant aller jusqu'à
environ 10°. Ainsi, l'inclinaison de la bielle 5 peut être
accrue de façon notable jusqu'à atteindre maintenant une
valeur de l'ordre de 10°.
On notera également que la structure adoptée pour
les moyens d'accouplement conduit à une solidarisation et
une désolidarisation très simples de chaque extrémité de
la bielle vis-à-vis de l'organe respectif auquel elle est
accouplée. Par exemple, pour ce qui concerne
l'accouplement 6 entre la bielle 5 et le rotor 2, il
suffit de démonter le stator et de le dégager axialement
du rotor tout en soutenant celui-ci ; puis d'élever le
rotor en le maintenant parallèle à sa position initiale,
ce qui accroít progressivement l'inclinaison relative du
rotor et de la bielle, jusqu'à ce que la bille 15 puisse
se dégager de l'évidement 19 ; ensuite de quoi le rotor 1
et la bielle 5 peuvent être dégagés l'un de l'autre.
D'après les explications qui précèdent, on
comprendra que, pour l'un et l'autre des moyens
d'accouplement 6 et 7, les positions de la tête sphérique
12 avec sa bille 15 et de la douille 20 sont des positions
relatives et que les organes en question peuvent être
inversés, c'est-à-dire la douille 20 avec sa bague 22 être
montée en bout de la tige de bielle 13 et la tête
sphérique 12 avec sa bille 15 être montée en bout de
l'arbre menant 3, respectivement de l'extrémité du rotor
2.
Claims (6)
- Dispositif de pompage comprenant une pompe à cavités progressives ou pompe Moineau (1) avec un rotor hélicoïdal (2) intérieur à une cavité hélicoïdale d'un stator, des moyens moteurs avec un arbre menant (3) sensiblement coaxial à la cavité du stator, et une bielle d'entraínement (5) qui est interposée entre l'arbre menant (3) des moyens moteurs et une extrémité du rotor (2) auxquels elle est accouplée par des moyens d'accouplement respectifs (7, 6) agencés pour que ladite bielle (5) puisse accompagner le double mouvement de rotation du rotor (2) (rotation (9) du rotor autour de son propre axe et rotation (10) de l'axe du rotor autour de l'axe de la cavité du stator),
caractérisé en ce que chacun desdits moyens d'accouplement (6, 7) comprendce grâce à quoi la bille (15) forme une articulation rotative désaxée et compatible avec le mouvement de la double rotation inhérent à la pompe Moineau et propre à autoriser une inclinaison mutuelle sensible de la bielle (5) par rapport à l'extrémité du rotor (2) ou de l'arbre menant (3), respectivement, lors de la rotation de l'arbre menant entraínant le rotor.une tête sphérique (12) solidaire de la bielle (5), respectivement de l'extrémité du rotor (2) ou de l'arbre menant (3),une cavité cylindrique de révolution (14) de même diamètre que la susdite tête sphérique (12) pour recevoir celle-ci et solidaire coaxialement de l'extrémité du rotor (2) ou de l'arbre menant (3), respectivement de la bielle (5), etune bille (15) abritée, pour partie, dans une cuvette (16) en calotte sphérique de forme complémentaire pratiquée dans la tête sphérique (15) qui est disposée de manière que son axe (17) soit sensiblement perpendiculaire à l'axe (18) de la bielle (5), respectivement de l'extrémité du rotor (2) ou de l'arbre menant (3), et, pour partie, dans un évidement latéral (19) de dimensions complémentaires pratiqué dans la cavité cylindrique de révolution (14), - Dispositif de pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête sphérique (12) est solidaire de la bielle (5) et en ce que la cavité cylindrique de révolution (14) est prévue sur l'extrémité du rotor (2), respectivement sur l'arbre menant (3).
- Dispositif de pompage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bielle (5) comprend un barreau rigide formant une tige de bielle (13) aux extrémités respectives de laquelle sont solidarisées deux têtes sphériques (12).
- Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cavité cylindrique de révolution (14) est définie dans une douille creuse (20) solidaire de l'extrémité du rotor (2) ou de l'arbre menant (3) et en ce que le susdit évidement latéral (19) prévu dans ladite cavité (14) est défini par un trou (21) traversant radialement la paroi latérale de ladite douille (20) et par une bague (22) rapportée sur la paroi externe de ladite douille (20) pour obturer extérieurement le susdit trou (21).
- Dispositif de pompage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite bague externe (22) est fixée à la douille (20) par au moins une vis radiale (23).
- Dispositif de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la partie annulaire (24) de la paroi interne de la douille (20) située entre ledit évidement latéral (19) et l'extrémité de la douille est de conformation tronconique.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR0114391A FR2831926B1 (fr) | 2001-11-07 | 2001-11-07 | Dispositif de pompage a pompe moineau |
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| EP02292711A Expired - Lifetime EP1310676B1 (fr) | 2001-11-07 | 2002-10-30 | Dispositif de pompage a pompe moineau |
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| EP (1) | EP1310676B1 (fr) |
| DE (1) | DE60230477D1 (fr) |
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2002
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