FR2667654A1 - Rotary screw pump, motor pump, container and machine which are equipped with such a pump - Google Patents
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Abstract
Description
POMPE ROTATIVE A VIS,
MOTO-POMPE,
RECIPIENT ET MACHINE,
EQUIPES D'UNE TELLE POMPE
La présente invention concerne les pompes rotatives à vis.ROTARY SCREW PUMP,
MOTOR-PUMP,
CONTAINER AND MACHINE,
EQUIPPED WITH SUCH A PUMP
The present invention relates to rotary screw pumps.
La présente invention est exposée, décrite et explicitée par référence au domaine du lavage, notamment du lavage industriel du linge ou de la vaiselle, étant entendu que la même invention ne saurait être limitée à un tel domaine, quant à son application, sa portée, et son interprétation. The present invention is explained, described and explained with reference to the field of washing, in particular the industrial washing of linen or dishes, it being understood that the same invention cannot be limited to such a field, as regards its application, its scope, and its interpretation.
Dans le domaine du lavage industriel de la vaiselle par exemple, les pompes à vis apparaissent a priori bien adaptées pour doser et introduire dans le bac de lavage un produit détergent liquide, en fonction de la conductivité électrique du bain de lavage, et donc de ses besoins en détergent. In the field of industrial dishwashing, for example, screw pumps appear a priori well suited for dosing and introducing into the washing tank a liquid detergent product, as a function of the electrical conductivity of the washing bath, and therefore of its detergent requirements.
De manière générale, les pompes à vis concernées comprennent un corps pour partie tubulaire, une vis sans fin montée à rotation dans ledit corps, autour de l'axe de la partie tubulaire. Le corps communique du côté amont avec une ouverture d'aspiration du liquide à pomper, par exemple du produit détergent, et du côté aval avec une ouverture de refoulement du liquide pompé, par exemple dans le bain de lavage. In general, the screw pumps concerned comprise a body for tubular part, an endless screw mounted for rotation in said body, around the axis of the tubular part. The body communicates on the upstream side with a suction opening for the liquid to be pumped, for example detergent, and on the downstream side with a discharge opening for the pumped liquid, for example in the washing bath.
En pratique, et dans le domaine considéré, les pompes à vis démontrent les limites suivantes:
- à titre principal, leur temps d'amorçage, c'est-à-dire le temps s écoulant entre l'instant de mise en route de la pompe et l'instant où la pompe refoule son débit nominal, demeure relativement important ; par exemple, pour une vis ayant un diamètre de 18 mm, un pas de 5 mm, et une vitesse de rotation de 5000 tours par minute, le temps d'amorçage est d'au moins 30 secondes, pour une hauteur d'aspiration d'l m.In practice, and in the field under consideration, screw pumps demonstrate the following limits:
- principally, their priming time, that is to say the time elapsing between the instant of starting the pump and the moment when the pump delivers its nominal flow rate, remains relatively large; for example, for a screw having a diameter of 18 mm, a pitch of 5 mm, and a rotation speed of 5000 revolutions per minute, the priming time is at least 30 seconds, for a suction height d 'l m.
- à titre secondaire, et toutes choses égales par ailleurs, le débit nominal de telles pompes demeure relativement faible ; par exemple, avec les mêmes paramètres opératoires que ceux définis précédemment, le débit nominal ne peut dépasser 8 litres par heure. - on a secondary basis, all other things being equal, the nominal flow rate of such pumps remains relatively low; for example, with the same operating parameters as those defined above, the nominal flow rate cannot exceed 8 liters per hour.
Ces limites sont un obstacle à la mise en oeuvre de telles pompes dans des systèmes de contrôle automatique de la détergence des bains de lavage. En effet, l'efficacité de ces systèmes passe par l'introduction rapide, pour ne pas dire quasi-instantanée, de débits de produit détergent relativement importants ou suffisants, en fonction de la mesure d'une sonde ou d'un capteur disposé dans le bain de lavage
La présente invention a donc pour objet d'adapter des pompes à vis aux contraintes exposées précédemment, notamment dans le cadre d'équipements ou machines de lavage industriel.These limits are an obstacle to the implementation of such pumps in automatic control systems for the detergency of washing baths. Indeed, the effectiveness of these systems requires the rapid introduction, not to say almost instantaneous, of relatively large or sufficient amounts of detergent product, depending on the measurement of a probe or a sensor placed in the washing bath
The object of the present invention is therefore to adapt screw pumps to the constraints described above, in particular in the context of industrial washing equipment or machines.
Conformément à la présente invention, on a découvert que cette adaptation pouvait être obtenue par la combinaison ou coopération des deux caractéristiques suivantes
- l'ouverture de refoulement présente une section transversale intérieure adaptée à la section transversale extérieure de l'extrémité aval de la vis ; en d'autres termes, la partie tubulaire du corps est totalement ouverte à son extrémité aval, en restreignant cette ouverture au seul encombrement extérieur en section de la vis, au jeu fonctionnel près, nécessaire à la rotation de la vis dans la partie tubulaire du corps
- une roue à aubes ou à ailettes, du type turbine, est disposée autour de l'axe de la partie tubulaire, à l'extérieur de cette dernière, et au débouché de l'ouverture de refoulement.In accordance with the present invention, it has been discovered that this adaptation can be obtained by the combination or cooperation of the following two characteristics
- The discharge opening has an internal cross section adapted to the external cross section of the downstream end of the screw; in other words, the tubular part of the body is completely open at its downstream end, by restricting this opening to the only external bulk in section of the screw, apart from the functional clearance necessary for the rotation of the screw in the tubular part of the body
- an impeller or fin wheel, of the turbine type, is arranged around the axis of the tubular part, outside the latter, and at the outlet of the delivery opening.
De cette manière, la veine liquide expulsée par la vis, par l'ouverture de refoulement, est éclatée et centrifugée par la roue à aubes. In this way, the liquid stream expelled by the screw, through the delivery opening, is burst and centrifuged by the impeller.
Par un protocole expérimental adéquat, on a en effet montré que ces caractéristiques techniques amélioraient de manière significative, et le temps d'amorçage, et le débit nominal des pompes à vis, ce qui alors les rend bien adaptées à une intégration dans un système de contrôle de la détergence d'un bain de lavage. By an adequate experimental protocol, it has indeed been shown that these technical characteristics significantly improve the priming time and the nominal flow rate of the screw pumps, which then makes them well suited for integration into a control of the detergency of a washing bath.
A ce jour, on ne dispose d'aucune explication technique avérée de l'amélioration constatée. On peut penser que la roue à aubes saillant du corps de pompe, et par conséquent immergée dans le bain de lavage, lorsqu'elle tourne dans ce dernier, provoque au niveau de l'ouverture de refoulement une dépression, s'ajoutant à l'aspiration et au refoulement de la vis contenue dans le corps, et partant augmentant le débit refoulé. To date, there is no proven technical explanation for the improvement observed. It may be thought that the impeller projecting from the pump body, and consequently immersed in the washing bath, when it rotates in the latter, causes a depression at the level of the discharge opening, adding to the suction and delivery of the screw contained in the body, and thereby increasing the delivery rate.
La présente invention est maintenant décrite par référence à la figure unique en annexe, représentant de manière schématique une machine de lavage industriel, par exemple un équipement de lavage de la vaisselle, cette représentation étant limitée au récipient ou bac de lavage, équipé d'une moto-pompe selon l'invention. The present invention is now described with reference to the single figure in the appendix, schematically representing an industrial washing machine, for example a dishwashing equipment, this representation being limited to the washing container or tub, equipped with a motor-pump according to the invention.
S'agissant de la pompe rotative à vis selon l'invention, cette dernière comprend un corps 1 réalisé en une matière plastique résistant à la corrosion, notamment celle apportée par les détergents, tout en présentant de bonnes propriétés mécaniques, en particulier par rapport aux chocs thermiques rencontrés en fonctionnement. De manière monobloc, ce corps comporte, de la gauche vers la droite de la figure unique, une partie tubulaire la, filetée extérieurement, déterminant à son extrémité ouverte une ouverture 5 de refoulement, une collerette lb de diamètre extérieur plus important, déterminant une chambre d'aspiration 36 de volume relativement important, et dans laquelle débouche un tube radial formant ouverture 4 d'aspiration du liquide détergent à pomper, et enfin une partie cylindrique lc incorporant le moteur électrique 10 d'entraînement de la pompe.Les parties la, lb et lc précédemment décrites sont alignées de manière coaxiale. Si nécessaire, les parties la, lb ou lc peuvent être des pièces distinctes, et être assemblées les unes aux autres pour former le corps 1. Une vis sans fin 2, comprenant un seul filet hélicoïdal 2b, est montée à rotation dans le corps 1, et plus précisément dans la partie tubulaire la, autour de l'axe 3 de cette dernière. Cette vis s'étend selon l'axe 3, d'une extrémité amont 2c, située à l'intérieur du corps 2, en aval de la chambre d'aspiration 16, à une extrémité aval 2d située dans l'ouverture 5 de refoulement. Le filet 2b de la vis 2, à pas constant, se développe de manière continue de l'extrémité amont 2c à l'extrémité aval 2d de ladite vis. As regards the rotary screw pump according to the invention, the latter comprises a body 1 made of a plastic material resistant to corrosion, in particular that provided by detergents, while having good mechanical properties, in particular with respect to thermal shocks encountered during operation. In a single piece, this body comprises, from the left to the right of the single figure, a tubular part 1a, externally threaded, determining at its open end a delivery opening 5, a flange lb of larger outside diameter, determining a chamber suction 36 of relatively large volume, and into which opens a radial tube forming an opening 4 for suction of the detergent liquid to be pumped, and finally a cylindrical part lc incorporating the electric motor 10 driving the pump. lb and lc previously described are aligned coaxially. If necessary, the parts la, lb or lc can be separate parts, and be joined together to form the body 1. A worm 2, comprising a single helical thread 2b, is rotatably mounted in the body 1 , and more precisely in the tubular part 1a, around the axis 3 of the latter. This screw extends along the axis 3, from an upstream end 2c, located inside the body 2, downstream of the suction chamber 16, to a downstream end 2d located in the discharge opening 5 . The thread 2b of the screw 2, at constant pitch, develops continuously from the upstream end 2c to the downstream end 2d of said screw.
Selon l'invention, l'ouverture 5 de refoulement présente une section transversale intérieure adaptée à la section transversale extérieure, hors tout, de l'extrémité aval 2d de la vis. Une virole 50 évasée vers l'amont de la vis 2, de forme conique, est disposée sensiblement dans un plan perpendiculaire à l'axe 3 de la partie tubulaire la, dans l'ouverture 5 de refoulement, à l'extrémité aval 2d de la vis 2, et ceci en continuité avec cette dernière, comme montré par la figure unique. Une roue à aubes 51 est montée ou solidaire, coaxialement dans l'ouverture aval circulaire 50a de la virole évasée 50. Cette roue 51, présentant des aubes ou ailettes 52 est disposée autour de l'axe 3 de la partie tubulaire la, à l'extérieur de cette dernière, et au débouché de l'ouverture de refoulement 5. According to the invention, the discharge opening 5 has an internal cross section adapted to the external cross section, overall, of the downstream end 2d of the screw. A ferrule flared upstream of the screw 2, of conical shape, is disposed substantially in a plane perpendicular to the axis 3 of the tubular part la, in the discharge opening 5, at the downstream end 2d of the screw 2, and this in continuity with the latter, as shown in the single figure. A paddle wheel 51 is mounted or integral, coaxially in the circular downstream opening 50a of the flared ferrule 50. This wheel 51, having blades or fins 52 is arranged around the axis 3 of the tubular part la, at l outside the latter, and at the outlet of the discharge opening 5.
De cette manière, comme déjà dit, la veine liquide périphérique expulsée par l'ouverture de refoulement 5, présente une forme cylindrique ou tubulaire, à la sortie de l'ouverture aval 50a de la virole 50. Puis cette veine cylindrique est éclatée et centrifugée par la roue 51 à aubes 52. In this way, as already said, the peripheral liquid vein expelled by the delivery opening 5, has a cylindrical or tubular shape, at the exit of the downstream opening 50a of the ferrule 50. Then this cylindrical vein is exploded and centrifuged by the paddle wheel 51 52.
La roue 51 à aubes ou ailettes présente un passage axial 51a, dans le prolongement de l'ouverture aval 50a de la virole évasée 50, permettant l'introduction de la veine liquide cylindrique expulsée par ladite virole. The impeller 51 or blade wheel 51 has an axial passage 51a, in the extension of the downstream opening 50a of the flared ferrule 50, allowing the introduction of the cylindrical liquid stream expelled by said ferrule.
Chaque aube 52 de la roue 51 s'étend radialement, d'une extrémité interne 52a, située dans le prolongement axial de l'ouverture circulaire aval 50a de la virole 50, à une extrémité externe 52b située dans le prolongement axial de la paroi tubulaire la.Each blade 52 of the wheel 51 extends radially, from an internal end 52a, situated in the axial extension of the downstream circular opening 50a of the ferrule 50, to an external end 52b situated in the axial extension of the tubular wall the.
Une douille extérieure 6 est montée sur le corps 2, et plus précisément comporte un filetage intérieur coopérant avec le filetage extérieur de la partie tubulaire la. Tout autre mode de montage, par exemple par emmanchement dur, de la douille 6 sur le corps 2 peut être envisagé. Cette douille comporte une embase 6b, un manchon 6c de plus faible diamètre, de forme capotant la roue 50 à aubes, présentant deux passages opposés 6d de part en part pour assurer le passage du bain de lavage, et une bride transversale 6a, disposée perpendiculairement à l'axe 3 et reliant deux bords opposés du manchon 6c. An external sleeve 6 is mounted on the body 2, and more precisely comprises an internal thread cooperating with the external thread of the tubular part 1a. Any other method of mounting, for example by hard fitting, of the sleeve 6 on the body 2 can be envisaged. This socket comprises a base 6b, a sleeve 6c of smaller diameter, of shape covering the impeller 50, having two opposite passages 6d right through to ensure the passage of the washing bath, and a transverse flange 6a, arranged perpendicularly to axis 3 and connecting two opposite edges of the sleeve 6c.
La vis 2 monobloc avec la virole 50 est calée en rotation sur un arbre moteur métallique, constitué d'une tige 7, dont l'extrémité extérieure 7 b est tourillonnée sur la bride 6a. L'arbre moteur 7 ainsi obtenu est disposé coaxialement à la vis 2, à la virole 50 et à la roue 51, et s'étend d'une extrémité intérieure 7a située du côté de l'ouverture 4 d'aspiration, à une extrémité extérieure 7b, située en dehors de l'ouverture 5 de refoulement, c'est-à-dire en dehors de la partie tubulaire la. L'extrémité extérieure 7b de l'arbre moteur est tourillonnée sur la douille extérieure 6, dans un palier 6d ménagé coaxialement dans la bride 6a. De manière connue en soi, l'arbre moteur constitué par la tige métallique 7 forme électrode, grâce à l'extrémité extérieure 7b immergée dans le bain de lavage, l'autre électrode étant constituée par la masse 14 du bac de lavage 13. The one-piece screw 2 with the ferrule 50 is locked in rotation on a metal drive shaft, consisting of a rod 7, the outer end 7b of which is journalled on the flange 6a. The motor shaft 7 thus obtained is arranged coaxially with the screw 2, the ferrule 50 and the wheel 51, and extends from an inner end 7a situated on the side of the suction opening 4, at one end outer 7b, located outside the discharge opening 5, that is to say outside the tubular part la. The outer end 7b of the drive shaft is journalled on the outer sleeve 6, in a bearing 6d formed coaxially in the flange 6a. In a manner known per se, the motor shaft constituted by the metal rod 7 forms an electrode, thanks to the outer end 7b immersed in the washing bath, the other electrode being constituted by the mass 14 of the washing tank 13.
Le moteur électrique 10 d'entraînement en rotation de la vis 2, par l'arbre moteur 7, est disposé complètement dans la partie cylindrique lc du corps 1. Son arbre de sortie est accouplé en rotation, par des moyens non représentés, à l'arbre moteur 7, et par conséquent à la vis sans fin 2, à la virole 50 et à la roue 51 à ailettes. Un joint 12 annulaire forme étanchéité entre l'arbre de sortie du moteur 10, et le corps 1. The electric motor 10 for driving the screw 2 in rotation, by the motor shaft 7, is disposed completely in the cylindrical part lc of the body 1. Its output shaft is coupled in rotation, by means not shown, to the 'motor shaft 7, and therefore the worm 2, the ferrule 50 and the wheel 51 with fins. An annular seal 12 forms a seal between the output shaft of the motor 10 and the body 1.
Une perforation 14a est prévue dans la paroi 14 du récipient au bac de lavage 13. Cette perforation permet le passage étanche du corps 1, et plus précisément de la partie tubulaire la. Au niveau de la perforation 14a, la paroi 14 se trouve serrée entre la partie lb du corps 1 et la douille extérieure 6, grâce aux filetages décrits entre la douille 6 et la partie tubulaire la. Il en est de même pour le joint 16 torique d'étanchéité intérieure, serré entre l'embase 6b et la paroi 14, et pour les deux joints plats 15 d'étanchéité extérieure, serrés entre la partie lb du corps 1 et la paroi 14. A perforation 14a is provided in the wall 14 of the container in the washing tub 13. This perforation allows the sealed passage of the body 1, and more precisely of the tubular part 1a. At the perforation 14a, the wall 14 is clamped between the part 1b of the body 1 and the outer sleeve 6, thanks to the threads described between the sleeve 6 and the tubular part 1a. It is the same for the inner O-ring seal 16, clamped between the base 6b and the wall 14, and for the two flat outer seal 15 seals, clamped between the part 1b of the body 1 and the wall 14 .
Tout autre mode d'emmanchement ou passage étanche du corps 1 dans la paroi 14 du bac 13 peut être envisagé, par exemple avec un joint à portée conique, ne pouvant être extrait ultérieurement que par destruction dudit joint. Any other mode of fitting or leaktight passage of the body 1 in the wall 14 of the container 13 can be envisaged, for example with a seal with a conical bearing, which can only be extracted later by destroying said seal.
Pour compléter le système de contrôle de la détergence du bain de lavage 13, d'une part l'ouverture d'aspiration 4 communique avec une réserve 17 du produit détergent, et d'autre part le moteur électrique est alimenté par des fils 18 traversant de manière étanche la partie lc du corps 1. To complete the detergency control system of the washing bath 13, on the one hand the suction opening 4 communicates with a reserve 17 of the detergent product, and on the other hand the electric motor is supplied by wires 18 passing through sealingly the part lc of the body 1.
Grâce à la pompe décrite précédemment, et avec les mêmes paramètres techniques que ceux décrits en exemple dans le préambule de la description selon l'invention, alors il est possible d'obtenir un temps d'amorçage inférieur à 3 secondes, avec un débit nominal de l'ordre de 60 litres par heure, et une hauteur d'aspiration de 1,50 m, avec une vitesse de 5000 tours/mn. D'après cet exemple, on constate donc une amélioration substantielle, et du temps d'amorçage et du débit des pompes à vis envisagées selon la présente invention. Thanks to the pump described above, and with the same technical parameters as those described in the example in the preamble of the description according to the invention, then it is possible to obtain a priming time of less than 3 seconds, with a nominal flow rate. of the order of 60 liters per hour, and a suction height of 1.50 m, with a speed of 5000 revolutions / min. According to this example, there is therefore a substantial improvement, and in the priming time and the flow rate of the screw pumps envisaged according to the present invention.
Claims (12)
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FR9012582A FR2667654A1 (en) | 1990-10-08 | 1990-10-08 | Rotary screw pump, motor pump, container and machine which are equipped with such a pump |
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Family Applications (1)
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