FR2756019A1 - Liquid pump with Archimedes screw, for pulverised or viscous material - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une pompe à liquide à vis d'Archimède. The present invention relates to a liquid pump with an Archimedes screw.
Les vis d'Archimède sont connues comme moyens efficaces de manutention et de transport de produits pulvérulents ou visqueux. De telles vis sont mal adaptées à transporter et donc à pomper un liquide qui, du fait de sa fluidité, est moins sensible qu'un produit plus visqueux aux forces de frottement exercées par la rotation de la vis. Archimedes' screws are known as efficient means of handling and transporting pulverulent or viscous products. Such screws are ill-suited to transport and therefore to pump a liquid which, because of its fluidity, is less sensitive than a more viscous product to the friction forces exerted by the rotation of the screw.
En particulier, dans le cas d'une tubulure d'arrivée latérale par rapport à l'axe de la vis d'Archimède, on constate un certain refoulement du liquide dû à la composante centrifuge de la force exercée par la vis contre le liquide arrivant par cette tubulure. In particular, in the case of a lateral inlet pipe with respect to the axis of the Archimedes screw, there is a certain repression of the liquid due to the centrifugal component of the force exerted by the screw against the incoming liquid through this tubing.
D'une manière générale, une pompe à liquide à vis d'Archimède a un rendement considéré comme insuffisant. Generally speaking, an Archimedes screw liquid pump has an efficiency considered to be insufficient.
On connaît, d'après le FR-A-2 447 475 une pompe à liquide à vis d'Archimède, comportant un carter cylindrique comprenant dans sa partie amont une tubulure d'arrivée de liquide débouchant latéralement dans ledit carter, une vis hélicoïdale mobile à l'intérieur du carter autour de son axe géométrique, et des moyens fixes de guidage du liquide s'étendant à l'intérieur du carter sensiblement sur la hauteur axiale de ladite tubulure d'arrivée, la vis s'étendant axialement en aval desdits moyens fixes de guidage. FR-A-2 447 475 discloses a liquid pump with an Archimedes screw, comprising a cylindrical casing comprising in its upstream part a liquid inlet pipe opening laterally into said casing, a movable helical screw inside the casing around its geometric axis, and fixed means for guiding the liquid extending inside the casing substantially over the axial height of said inlet manifold, the screw extending axially downstream of said fixed guide means.
La pompe décrite dans ce document est destinée à être placée de façon que la vis ait son axe en position sensiblement verticale. Les moyens fixes de guidage sont constitués par au moins une chicane qui s'étend dans la direction du transport, au moins dans sa partie supérieure. Cette chicane a pour effet d'empêcher une rotation du liquide, qui atteint la vis sans mouvement giratoire. On obtient ainsi une élévation de la vitesse différentielle au moment où le liquide est saisi par la vis, et donc une augmentation du débit et du rendement de la pompe. Cette structure, prévue en particulier pour le transport d'eaux usées, à des débits relativement importants, n'a pas permis de confirmer les résultats espérés. The pump described in this document is intended to be placed so that the screw has its axis in a substantially vertical position. The fixed guide means consist of at least one baffle which extends in the direction of transport, at least in its upper part. This baffle has the effect of preventing a rotation of the liquid, which reaches the screw without gyratory movement. An increase in the differential speed is thus obtained at the moment when the liquid is gripped by the screw, and therefore an increase in the flow rate and the efficiency of the pump. This structure, designed in particular for the transport of wastewater, at relatively high flow rates, did not confirm the expected results.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des pompes connues et de proposer une pompe du type précité de structure simple et fiable, susceptible de fonctionner dans toutes les positions de l'axe de la vis et utilisable dans une très large gamme de diamètres et de débits. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of known pumps and to propose a pump of the aforementioned type of simple and reliable structure, capable of operating in all positions of the axis of the screw and usable in a very wide range of diameters and flow rates.
Suivant l'invention la pompe du type précité est caractérisée en ce que les moyens fixes de guidage comportent une surface de forme sensiblement hélicoïdale s'enroulant sensiblement autour de l'axe géométrique de la vis hélicoïdale, à partir du fond côté amont du carter, dans le sens opposé au sens selon lequel la vis d'Archimède s'enroule autour dudit axe géométrique. According to the invention, the pump of the aforementioned type is characterized in that the fixed guide means comprise a surface of substantially helical shape winding substantially around the geometric axis of the helical screw, from the bottom upstream side of the casing, in the opposite direction to the direction in which the Archimedes' screw winds around said geometric axis.
Le liquide arrivant par la tubulure d'entrée est ainsi canalisé par la surface de forme sensiblement hélicoïdale qui lui communique une vitesse initiale de translation dans la direction de l'axe de la vis dans le sens de l'amont vers l'aval, et une vitesse initiale de rotation autour de l'axe de la vis dans le sens de rotation de cette dernière. The liquid arriving through the inlet pipe is thus channeled through the surface of a substantially helical shape which communicates to it an initial speed of translation in the direction of the axis of the screw in the upstream to downstream direction, and an initial speed of rotation about the axis of the screw in the direction of rotation of the latter.
Ainsi, la vis d'Archimède vient en contact avec un liquide mis en mouvement dans un sens favorable après élimination d'une grande partie des vitesses d'origine orientées dans des directions défavorables au rendement de la pompe. Thus, the Archimedes screw comes into contact with a liquid set in motion in a favorable direction after elimination of a large part of the original speeds oriented in directions unfavorable to the efficiency of the pump.
Suivant une version intéressante de l'invention, l'arbre de la vis d'Archimède s'étend jusqu'au fond côté amont du carter et le diamètre de cet arbre est relativement grand par rapport au diamètre extérieur de la vis. According to an interesting version of the invention, the shaft of the Archimedes screw extends to the bottom upstream side of the casing and the diameter of this shaft is relatively large compared to the outside diameter of the screw.
Les forces de frottement du liquide contre la paroi périphérique de l'arbre de la vis contribuent à donner au liquide une vitesse initiale de rotation dans le sens désiré. The frictional forces of the liquid against the peripheral wall of the shaft of the screw contribute to giving the liquid an initial speed of rotation in the desired direction.
Selon une version avantageuse de l'invention, la surface sensiblement hélicoïdale s'enroule au moins selon un angle de 2700 autour de l'axe de la vis. According to an advantageous version of the invention, the substantially helical surface is wound at least at an angle of 2700 around the axis of the screw.
Suivant une version préférée de l'invention, la surface sensiblement hélicoïdale passe, dans sa partie aval à l'extérieur de la courbe de raccordement entre la tubulure d'entrée et le carter. According to a preferred version of the invention, the substantially helical surface, in its downstream part passes outside the connection curve between the inlet pipe and the casing.
On évite ainsi de mélanger le liquide arrivant par la tubulure d'arrivée avec du liquide déjà mis en mouvement le long de la surface sensiblement hélicoïdale. This avoids mixing the liquid arriving through the inlet tube with liquid already set in motion along the substantially helical surface.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après. Other features and advantages of the invention will appear in the detailed description below.
Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs
- la figure 1 est une vue schématique en perspective, avec arrachement, d'un mode de réalisation de la présente invention
- la figure 2 est une vue partielle semblable à la figure 1 d'un second mode de réalisation de la présente invention
- la figure 3 est une vue semblable à la figure 2 d'un autre mode de réalisation de la présente invention.In the accompanying drawings, given only by way of nonlimiting examples
- Figure 1 is a schematic perspective view, with parts broken away, of an embodiment of the present invention
- Figure 2 is a partial view similar to Figure 1 of a second embodiment of the present invention
- Figure 3 is a view similar to Figure 2 of another embodiment of the present invention.
On a représenté aux figures une pompe 1 à liquide à vis d'Archimède, comportant un carter cylindrique 2 comprenant dans sa partie amont une tubulure 3 d'arrivée de liquide débouchant latéralement dans ledit carter 2, une vis hélicoïdale 4 mobile à l'intérieur du carter 2 autour de son axe géométrique 7, et des moyens fixes de guidage du liquide s'étendant à l'intérieur du carter 2 sensiblement sur la hauteur axiale H de ladite tubulure d'arrivée 3, la vis 4 s'étendant axialement en aval desdits moyens fixes de guidage. There is shown in the figures a liquid pump 1 with an Archimedes screw, comprising a cylindrical casing 2 comprising in its upstream part a tube 3 for the arrival of liquid opening laterally into said casing 2, a helical screw 4 movable inside of the casing 2 around its geometric axis 7, and fixed means for guiding the liquid extending inside the casing 2 substantially over the axial height H of said inlet pipe 3, the screw 4 extending axially in downstream of said fixed guide means.
Suivant l'invention, les moyens fixes de guidage comportent une surface 6 de forme sensiblement hélicoïdale s'enroulant sensiblement autour de l'axe géométrique 7 de la vis hélicoïdale 4, à partir du fond 8 côté amont du carter 2, dans le sens 9 opposé au sens 10 selon lequel la vis d'Archimède 4 s'enroule autour dudit axe géométrique 7. According to the invention, the fixed guide means comprise a surface 6 of substantially helical shape wound substantially around the geometric axis 7 of the helical screw 4, from the bottom 8 upstream side of the housing 2, in the direction 9 opposite to the direction 10 according to which the Archimedes screw 4 is wound around said geometric axis 7.
On voit à la figure que le sens 9 est également le sens de rotation de la vis 4 schématisé par la flèche 23 à la figure 1. We see in the figure that the direction 9 is also the direction of rotation of the screw 4 shown diagrammatically by the arrow 23 in FIG. 1.
Dans cet exemple, l'arbre 5 de la vis d'Archimède 4 s'étend jusqu'au fond 8 côté amont du carter 2 et traverse ce fond 8 de l'autre côté duquel est situé le moteur 11 d'entraînement de la vis 4. In this example, the shaft 5 of the Archimedes screw 4 extends to the bottom 8 upstream side of the casing 2 and passes through this bottom 8 on the other side of which the motor 11 for driving the screw is located 4.
La vis 4 est une vis d'Archimède classique. Screw 4 is a classic Archimedes screw.
Dans les exemples représentés, la surface 6 est une surface hélicoïdale classique engendrée par des rayons perpendiculaires à l'axe géométrique 7 s'appuyant sur une hélice classique constituant le bord extérieur 12 de la surface 6. In the examples shown, the surface 6 is a conventional helical surface generated by rays perpendicular to the geometric axis 7 resting on a conventional helix constituting the outer edge 12 of the surface 6.
La surface 6 pourrait être sensiblement différente d'une surface rigoureusement hélicoïdale. The surface 6 could be significantly different from a strictly helical surface.
Dans l'exemple de la figure 1, la surface hélicoïdale 6 est un tronçon de vis hélicoïdale fixe 13. In the example of FIG. 1, the helical surface 6 is a section of fixed helical screw 13.
Dans l'exemple de la figure 2, la surface hélicoïdale 6 est la surface extérieure côté aval d'un bloc fermé 14 s'étendant entre la surface 6 et le fond 8 côté amont du carter 2. In the example of FIG. 2, the helical surface 6 is the external surface on the downstream side of a closed block 14 extending between the surface 6 and the bottom 8 on the upstream side of the casing 2.
Le bloc fermé 14 peut être un bloc plein moulé, par exemple d'une seule pièce avec le carter 2 ou introduit à l'intérieur de ce carter. The closed block 14 can be a solid molded block, for example in one piece with the casing 2 or inserted inside this casing.
Le bloc 14 peut également être un bloc creux limité par la surface 6, le fond 8 côté amont, une paroi périphérique extérieure 15 et une paroi périphérique intérieure 16 entourant l'arbre 5, comme représenté à la figure 2. The block 14 can also be a hollow block limited by the surface 6, the bottom 8 upstream side, an outer peripheral wall 15 and an inner peripheral wall 16 surrounding the shaft 5, as shown in FIG. 2.
Le diamètre de l'arbre 5 de la vis 4 est avantageusement relativement grand par rapport au diamètre extérieur de la vis 4, et peut par exemple correspondre au quart ou à la moitié de ce diamètre ou même à une fraction supérieure à la moitié de ce diamètre. The diameter of the shaft 5 of the screw 4 is advantageously relatively large compared to the outside diameter of the screw 4, and can for example correspond to a quarter or half of this diameter or even to a fraction greater than half of this diameter.
Ceci permet à la surface périphérique de l'arbre 5 d'exercer sur le liquide une force de frottement proportionnelle au diamètre de l'arbre sans pénaliser outre mesure le débit de la pompe sensiblement proportionnel au carré du diamètre extérieur de la vis (si l'on néglige la section droite de l'arbre 5). This allows the peripheral surface of the shaft 5 to exert on the liquid a friction force proportional to the diameter of the shaft without unduly penalizing the flow rate of the pump substantially proportional to the square of the outside diameter of the screw (if the 'we neglect the cross section of the tree 5).
Dans l'exemple représenté à la figure 3, la surface hélicoïdale 6 est un tronçon de vis hélicoïdale fixe 17 qui s'enroule selon un angle de 2700 autour de l'axe géométrique 7 de la vis 4 à partir d'un rayon 18 du fond 8 sensiblement perpendiculaire à l'axe 19 de la tubulure d'entrée 3, jusqu'à un rayon 20 du carter 2 sensiblement parallèle à l'axe 19 de la tubulure 3 et s'étendant de l'axe géométrique 7 de la vis 4 vers ladite tubulure 3 à une hauteur au dessus du fond 8 côté amont du carter 2 au moins égale à la hauteur axiale H de la tubulure 3. In the example shown in Figure 3, the helical surface 6 is a section of fixed helical screw 17 which is wound at an angle of 2700 around the geometric axis 7 of the screw 4 from a radius 18 of the bottom 8 substantially perpendicular to the axis 19 of the inlet pipe 3, up to a radius 20 of the casing 2 substantially parallel to the axis 19 of the pipe 3 and extending from the geometric axis 7 of the screw 4 towards said tube 3 at a height above the bottom 8 upstream side of the casing 2 at least equal to the axial height H of the tube 3.
On voit à la figure 1 que le tronçon de vis fixe 13 représenté à cette figure s'enroule autour de l'arbre 5 et l'axe géométrique 7 d'un angle d'environ 3600, à partir d'un rayon 22 du fond 8 parallèle à l'axe 19. We see in Figure 1 that the fixed screw section 13 shown in this figure wraps around the shaft 5 and the geometric axis 7 at an angle of about 3600, from a radius 22 of the bottom 8 parallel to axis 19.
L'angle d'enroulement de la surface 6 peut être supérieur à 2700 à partir du rayon 18 ou à 3600 à partir du rayon 22. The winding angle of the surface 6 can be greater than 2700 from the radius 18 or 3600 from the radius 22.
On voit également à la figure 1 que, dans sa partie aval, la surface sensiblement hélicoïdale 6 et son bord extérieur 12 passent à l'extérieur de la courbe, schématisée en 21, de raccordement entre la tubulure d'entrée 3 et le carter 2. It can also be seen in FIG. 1 that, in its downstream part, the substantially helical surface 6 and its outer edge 12 pass outside the curve, shown diagrammatically at 21, for connection between the inlet pipe 3 and the casing 2 .
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut effectuer sur ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention. Of course, the present invention is not limited to the embodiments which have just been described, and many modifications and modifications can be made on these without departing from the scope of the invention.
Ainsi, l'arbre 5 de la vis 4 peut être arrêté à l'extrémité amont de ladite vis. Dans ce cas, la surface hélicoïdale 6 s'enroule d'une manière quelconque autour de l'axe géométrique 7 avec ou sans support axial. Dans ce cas, le moteur 11 est situé à un endroit quelconque différent de celui décrit ci-dessus. Thus, the shaft 5 of the screw 4 can be stopped at the upstream end of said screw. In this case, the helical surface 6 is wound in any way around the geometric axis 7 with or without axial support. In this case, the motor 11 is located at any location different from that described above.
La tubulure 3 d'arrivée de liquide a bien entendu une section droite de forme quelconque et est placée et orientée de manière quelconque par rapport à l'axe géométrique 7 de la vis 4. The liquid inlet pipe 3 naturally has a cross section of any shape and is placed and oriented in any way relative to the geometric axis 7 of the screw 4.
La pompe à liquide ainsi décrite est utilisable dans une gamme très large de dimensions et de débits. The liquid pump thus described can be used in a very wide range of dimensions and flow rates.
La surface sensiblement hélicoïdale 6 peut être une surface à pas variable, ou une surface en gradins successifs, parallèles à l'axe 7 ou inclinés par rapport à celui-ci, ou toute surface capable d'imprimer au liquide arrivant à l'intérieur du carter 2 une composante de vitesse axiale et une composante de vitesse de rotation autour de l'axe 7 dans le sens de la flèche 9. The substantially helical surface 6 may be a surface with variable pitch, or a surface in successive steps, parallel to the axis 7 or inclined with respect to it, or any surface capable of printing on the liquid arriving inside the casing 2 an axial speed component and a rotational speed component around the axis 7 in the direction of arrow 9.
L'axe 19 de la tubulure d'arrivée 3 peut ne pas être dans un plan perpendiculaire à l'axe 7. The axis 19 of the inlet pipe 3 may not be in a plane perpendicular to the axis 7.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR9614152A FR2756019B1 (en) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | ARCHIMEDIC SCREW LIQUID PUMP |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR9614152A FR2756019B1 (en) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | ARCHIMEDIC SCREW LIQUID PUMP |
Publications (2)
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|---|---|
| FR2756019A1 true FR2756019A1 (en) | 1998-05-22 |
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|---|---|---|---|
| FR9614152A Expired - Fee Related FR2756019B1 (en) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | ARCHIMEDIC SCREW LIQUID PUMP |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2756019B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1996
- 1996-11-20 FR FR9614152A patent/FR2756019B1/en not_active Expired - Fee Related
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| FR2756019B1 (en) | 1999-01-29 |
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