WO1988001694A1 - Pompe rotative a frottements minimalises et respectant l'integrite des produits vehicules - Google Patents

Pompe rotative a frottements minimalises et respectant l'integrite des produits vehicules Download PDF

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WO1988001694A1
WO1988001694A1 PCT/FR1987/000336 FR8700336W WO8801694A1 WO 1988001694 A1 WO1988001694 A1 WO 1988001694A1 FR 8700336 W FR8700336 W FR 8700336W WO 8801694 A1 WO8801694 A1 WO 8801694A1
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WO
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rotor
valve
cavity
rotary pump
axis
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PCT/FR1987/000336
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English (en)
Inventor
Damien Thiolet
Original Assignee
Damien Thiolet
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Application filed by Damien Thiolet filed Critical Damien Thiolet
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Classifications

    • 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
    • F04C2/20—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 dissimilar tooth forms

Definitions

  • the present invention relates to a rotary pump, the body of which delimits a closed cavity of generally oval-shaped general cross section, in which a vane rotor, coupled to a drive motor, is mounted to define there permanently, during its rotation, a suction zone and a discharge zone of variable volumes, isolated from one another and communicating respectively with a suction opening and a discharge opening.
  • a vane rotor coupled to a drive motor
  • this is provided with movable vanes which ensure the formation and sealing of the suction and discharge zones of variable volumes by being applied, with high friction, under the effect of centrifugal forces developed at high speeds, against the inner wall of the pump cavity, inside which said rotor occupies an eccentric position.
  • a first drawback which results from this is that this wall and the ends of the vanes are subject to premature wear, considerably limiting the life of the pump.
  • Centrifugal vane pumps are also commonly used in the wine industry to transport grapes from .25 harvest or storage tanks to winemaking facilities and, in this application, carry an additional disadvantage residing in the fact that the grapes are very often damaged by rolling or crushing at the points of tangency forming an acute angle between the rotor and the wall of the cavity of the pump, as well as between the vanes 30 which determine the mobile rooms of variable volumes, which hinders their use for example in certain winemaking methods which require whole grains.
  • the present invention proposes to remedy all these drawbacks and, to do this, it relates to a rotary pump of the type specified in the preamble, which is characterized in that a cylindrical rotor is rotatably mounted around the axis of a main chamber concentric with said rotor, constituting a part of the cavity of the pump body, and carries fixed vanes distributed at equal angular intervals at the periphery of the rotor while being sized to come into constant contact with gentle friction with the wall of said chamber, while said cavity contains, opposite to said main chamber, a rotary valve which is oriented in the direc ⁇ tion of the axis of the main chamber by completely closing, in this position, the opening formed between the surface of the rotor and the portion of the.
  • valve being able, under the action of actuating means acting in synchronism with the rotation of the rotor, to undergo a cyclic erasure movement allowing each time the passage of a pallet of the rotor while ensuring the maintenance of a soft friction contact between the valve and the latter.
  • the pump according to the invention is not affected by the drawbacks of the conventional pumps mentioned above by the fact that the concentricity of the rotor and of the main chamber in which it is rotated, on the one hand removes any tangent point between these two organs, avoiding the rolling of the fruits conveyed, and on the other hand allows the chamber in which the fruits are conveyed inside the pump, and which has its walls constantly parallel to each other, does not vary in volume, thus avoiding any damaging compression of the grapes, the energy consumed by the mere setting in motion of the pump members being itself very low by the constancy of the sliding nature of the contact between the moving and stationary parts.
  • the rotor vanes preferably extend entirely in planes passing through the axis of the latter, so that the vanes come, without dead angle, into contact with the peripheral wall of the main chamber, thus eliminating , in the case of a transfer of grapes through the pump of the invention, the risks of rolling or crushing of the grapes, this being also obtained by eliminating the eccentricity of the rotor relative to the main chamber , which created an acute angle at their point of tangency, where the grapes which were rolled there were coiled.
  • the valve is mounted in rotation on the axis, parallel to that of the rotor, of the semi-cylindrical auxiliary chamber constituting a part of the cavity contiguous to the chamber.
  • main and open on it and whose axis is located in the bisector plane of the angle formed by the suction and discharge ports is constituted by a shaft provided with fins of the same height, which extend over the entire length of said auxiliary chamber and are equal in number to twice that of the rotor vanes while being uniformly distributed around the circumference of the valve, these fins being successively joined by concave surfaces which are substantially hyperbolic and cover the entire length of the radius of the auxiliary chamber, which is equal to the distance separating the axis of the latter from the surface of the rotor, said means for actuating the valve being designed.
  • the rotary valve of the pump according to the invention therefore guarantees well, at all times of the rotation of the rotor, a perfect seal at its contact with the latter. On the other side, the seal is obtained by the soft friction contact which the fins in rotation exert in rotation with the wall of the auxiliary chamber.
  • the actuation means of the valve are consti ⁇ killed by the rotor drive motor and by a synchronization mechanism by means of which this motor is coupled to the valve shaft.
  • a preferred mode of said synchronization mechanism comprises, outside the pump cavity, a first circular plate wedged on the rotor shaft and provided, in angular positions corresponding to those of the rotor vanes, with fingers drive cut according to the involute of a gear tooth, and a second plate which is wedged on the valve shaft and which is formed of branches positioned in correspondence with the fins of the latter while delimiting cutouts between them complementary to that of the drive fingers of the first plate, the second plate also being in sliding contact with the edge of the first, by the free outer edge of one of its branches.
  • the free outer edges of the branches of the second plate respectively carry, at each of their ends, a loose roller in contact with the edge of the first plate and each of the drive fingers of the latter is bordered two substantially semi-circular notches intended to cooperate with the rollers during the rotation of the Maltese cross thus formed.
  • the interior cavity of the pump has a longitudinal plane of symmetry on which the axes of rotation of the valve and of the rotor are located, the connection planes of the main chamber formed by a portion of cylinder with the semi-cylindrical auxiliary chamber, symmetrical with respect to the plane of the axes, conforming to a shape and an inclination capable of ensuring the best flow of the product both at suction and at delivery.
  • the suction and discharge openings open on either side of this same plane of symmetry, in the space which communicates, over their entire length, the main and auxiliary chambers, and are extended externally by connection end pieces whose axes are preferably orthogaonal.
  • the rotor of the pump according to the invention will preferably be provided with two diametrically opposite vanes and the valve will therefore comprise four vanes arranged in a cross, of which two will automatically close the semi-cylindrical chamber along its diametrical plane to thus advantageously delimit suction and discharge zones without blind spots, thus promoting the flow of the product to be pumped.
  • FIGS. 1 and 2 are sectional views, taken along the line I-I of Figure 3, showing the pump respectively in the rest position and in the transfer position;
  • FIG. 3 is an external side view of the pump of Figures 1 and 2;
  • FIGS. 1 to 3 are views of the device for synchronizing the movements of the rotor and the rotary valve of this pump.
  • the body 1 of the pump visible in FIGS. 1 to 3, delimits an interior cavity of cross section with a generally oval shape, which has a longitudinal plane of symmetry P and is closed laterally by plane end walls. , parallels 2 and 3.
  • the internal cavity of the pump is more precisely formed of a main chamber 4 which develops in a form at least equal to an open hemi-cylinder and communicating with a smaller semi-cylindrical auxiliary shaft 5, whose axes X ,, X hail extend parallel to each other in the plane of symmetry P of the cavity.
  • these two chambers 4, 5 communicate laterally, over the entire length of the cavity, by an intermediate space 39 into which open, on either side of the plane of symmetry P and flush with the diametrical planes of the chambers 4, 5, two suction ends 7 and discharge ends 8 intended to be connected by flanges 9, 10 to corresponding conduits.
  • the active element of the pump according to the invention consists of a cylindrical rotor 11 with two fixed pallets 12, 13, keyed onto a shaft 14 which extends on the axis X_. of the large cylindrical chamber 4 concentric with said rotor, and supported in rotation by the two end walls 2, 3 of the casing, the shaft 14 extending beyond one of the latter to come to couple, by l '' through a speed reduction box 15, to a motor 16 or other rotary drive system (see figure
  • the two paddles 12, 13 of the cylindrical rotor 11 are more precisely positioned in a diametral plane of the latter and are advantageously connected to its peripheral surface by rounded transition zones 17.
  • the paddles 12, 13, which will be of preferably integrally with the rotor 11, have more than a sufficient height so that, during the rotation of the latter, their free end traverses with gentle friction the inner wall of the main chamber 4.
  • the pallets 12, 13 like the rotor 11, also extend over the entire length of the pump cavity to come to apply gentle friction against the end walls 2, 3 of the latter.
  • the rotor 11 of the pump according to the invention cooperates with a rotary valve 18, keyed onto a shaft 19 which extends on the axis X ⁇ of the auxiliary chamber 5 and is supported in rotation by the two end walls 2 , 3 from the pump body.
  • the rotary valve 18, which also covers the entire length of the cavity until it comes into gentle friction contact with its end walls 2, 3, has in cross section the shape of a cross defined by four fins axial continuous 20a to 20d of the same height, which are distributed at angular intervals equal to 90 ° around the periphery of the valve 18 while being successively advantageously united by concave surfaces substantially hyperbolic, such as 21, which have a radius of curvature slightly less than the radius of the envelope circle of the pallets 12, 13 of the rotor 11.
  • the height of the fins 20a to 20d of the valve 18, measured from the axis X tillof the auxiliary chamber, is also equal to the interior radius of this last, which corresponds to the distance separating the axis X "from the cylindrical surface of the rotor 11.
  • the height of the central part of the valve 18, between the deepest point of each concave surface 21 and l axis X is equal to the distance between axes X. and X", minus the envelope radius of the pallets 12, 13 of the rotor 11.
  • the shaft 19 of the valve 18 protrudes outside the body 1 of the pump, on the same side as the shaft 14 of the rotor 11, to which it is coupled by a synchronization mechanism housed in a casing 22 located between the box speed reduction 15 and the pump body 1.
  • This synchronization mechanism comprises, as shown in this figure, a first circular plate 24 keyed to the shaft 14 of the rotor 11, this first plate 24 having on its edge two projecting fingers 25, 26 cut along the involute of a gear tooth and placed in diametrically opposite positions corresponding respectively to those of the two pallets 12, 13 on the rotor 11.
  • the notches 27 and 28, substantially semicircular, are furthermore hollowed out in the edge of the plate 24, on both sides and d other of each of the fingers 25 and 26.
  • the first plate 24 cooperates with a second plate 29 in the shape of a Maltese cross, wedged on the shaft 19 of the valve 18 and located, with the first plate, in the same plane orthogonal to this tree.
  • the four trapezoidal branches 30 of this second plate 29 have their median axes placed in angular positions corresponding respectively to those of the fins 20a to 20d on the valve 18 and delimit between them identical cutouts 31 having a shape complementary to that of the fingers 25 and 26 of the first plate 24
  • rollers 33 are mounted which, as can be seen in FIG. 4, are intended to roll on the edge of the first plate 24 when the branch corresponding 30 of the second plate is oriented in its direction.
  • the vanes 12, 13 of the rotor 11 are both in contect with the wall of the main chamber 4 by closing the latter along its diamé ⁇ tral plane.
  • Two of the fins 20b and 20d of the valve 18 close the auxiliary chamber 5 in the same way, while a third wing 20a of the valve is in contact with the cylindrical surface of the rotor 11.
  • the rotor 11 and the valve 18 delimit, respectively in front of the end pieces 7 and 8, suction zones 34 and discharge zones 35, perfectly isolated from one another and practically devoid of blind spot, which will facilitate the flow of the grapes.
  • the motor 16 being put into service, the rotor 11 turns in the direction of arrow A (FIG.
  • the cyclic pivoting of the valve 18 takes place in the following manner.
  • the circular plate 24- When approaching the end of this angular pivoting, the circular plate 24-collects, in the notch 28 located behind the finger 25, the front roller 33b of the next branch 30b of the second plate 29 and the latter switches back completely over the edge of the circular plate 24, on which it rolls by its two rollers 33b, 33c until that the second finger 26 of the plate 24 reaches, which causes a new pivoting of the valve 18 when approaching the second pallet 13 of the rotor 11.
  • the rotor of the pump according to the invention can be provided with more than two vanes with a number each time of the fins on the valve.
  • the pump according to the invention can be used to convey all types of easily damaged fruit as well as any other liquid or pasty material. It can also be used as a blower.

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Abstract

Pompe rotative dont le corps (1) délimite une cavité fermée de section transversale sensiblement ovale, dans laquelle un rotor (11) à palettes est monté en position excentrée. Selon l'invention, le rotor (11) est monté en rotation autour de l'axe d'une chambre principale semi-cylindrique (4) du corps (1) de la pompe et porte des palettes fixes (12, 13) réparties à intervalles angulaires égaux et venant en contact à frottement doux avec la paroi de ladite chambre principale, tandis que la cavité renferme, à l'opposé de cette dernière, un clapet mobile (18) qui est orienté dans la direction de l'axe de la chambre principale (4) en obturant totalement, dans cette position, l'ouverture formée entre la surface du rotor (11) et la portion de paroi de la cavité, située en regard, ce clapet (18) pouvant, en synchronisme avec la rotation du rotor, subir un mouvement d'effacement cyclique permettant à chaque fois le passage d'une palette (12 ou 13) du rotor (11) tout en assurant le maintien d'un contact à frottement doux entre le clapet (18) et cette dernière.

Description

Pompe rotative à frottements minimalisés et respectant l'intégrité des produits véhiculés.
La présente invention concerne une pompe rotative dont -le corps délimite une cavité fermée de section transversale d'allure générale sensible- ' 5 ment ovale, dans laquelle un rotor à palettes, accouplé à un moteur d'entraine- ment, est monté de manière à y définir en permanence, lors de sa rotation, une zone d'aspiration et une zone de refoulement de volumes variables, isolées l'une de l'autre et communiquant respectivement avec une ouverture d'aspiration et une ouverture de refoulement. 10 Dans les pompes connues comportant un rotor, celui-ci est muni de palettes mobiles qui assurent la formation et l'étanchéité des zones d'aspi¬ ration et de refoulement de volumes variables en venant s'appliquer, avec des frottements importants, sous l'effet des forces centrifuges développées aux vitesses élevées, contre la paroi intérieure de la cavité de la pompe, 15 à l'intérieur de laquelle ledit rotor occupe une position excentrée. ' Un premier inconvénient qui en résulte est que cette paroi ainsi que les extrémités des palettes font l'objet d'une usure préméturée, limitant considérablement la durée de vie de la pompe.
Un autre inconvénient lié aux frottements importants entre pièces 20 mobiles et fixes dans ces pompes à palettes centrifuges est qu'ils absorbent une puissance élevée en service, ce qui bien entendu se répercute défavorable¬ ment sur le rendement énergétique global de la pompe.
Les pompes à palettes centrifuges sont en outre couramment employée dans l'industrie vinicole, pour véhiculer les raisins des cuves de récolte .25 ou de stockage vers les installations de vinification et, dans cette applica¬ tion, elles sont porteuses d'un inconvénient supplémentaire résidant dans le fait que les grains de raisin sont très souvent endommagés par laminage ou écrasement au niveau des points de tangence formant un angle aigu entre le rotor et la paroi de la cavité de la pompe, ainsi qu'entre les palettes 30 qui déterminent les chambres mobiles de volumes variables, ce qui nuit à leur utilisation par exemple dans certaines méthodes de vinification qui nécessitent des grains entiers.
Tous les inconvénients évoqués ci-dessus se retrouvent d'ailleurs dans les pompes à piston et les pompes à olive rotative également utilisées 35 pour véhiculer les raisins. Dans les premières, les grains de raisins subissent un éclatement sous l'effet de leur compression périodique dans le corps de la pompe et un laminage au niveau des clapets d'aspiration et. de refoulement, en même temps que le piston consomme une énergie considérable par son frotte¬ ment contre la paroi du cylindre. Dans les secondes, les grains de raisin 0 sont là encore laminés aux points de tangence entre l'olive et la paroi de la chambre de la pompe, et des frottements importants apparaissent aussi entre le clapet et l'olive contre laquelle il est constamment fortement appliqué par un fort organe élastique.
La présente invention se propose de remédier à tous ces inconvé- nients et, pour ce faire, elle a pour objet une pompe rotative du type spécifié en préambule, qui se caractérise en ce qu'un rotor cylindrique est monté à rotation autour de l'axe d'une chambre principale concentrique audit rotor, constituant une partie de la cavité du corps de la pompe, et porte des palettes fixes réparties à intervales angulaires égaux à la périphérie du rotor tout en étant dimensionnées pour venir en contact constant à frottement doux avec la paroi de ladite chambre, tandis que ladite cavité renferme, à l'opposé de ladite chambre principale, un clapet rotatif qui est orienté dans la direc¬ tion de l'axe de la chambre principale en obturant totalement, dans cette position, l'ouverture formée entre la surface du rotor et la portion de la. paroi de l'autre partie de la cavité formée par une chambre auxiliaire hémi¬ cylindrique contenant ledit clapet et concentrique à lui, ce clapet pouvant, sous l'action de moyens d'actionnement agissant en synchronisme avec la rota¬ tion du rotor, subir un mouvement d'effacement cyclique permettant à chaque fois le passage d'une palette du rotor tout en assurant le maitien d'un contact à frottement doux entre le clapet et cette dernière.
Grâce à ces dispositions, la pompe conforme à l'invention n'est pas affectée par les inconvénients des pompes classiques ci-dessus mentionnées par le fait que la concentricité du rotor et de la chambre principale dans laquelle il est mis en rotation, d'une part supprime tout -point de tangence entre ces deux organes, évitant le laminage des fruits véhiculés, et d'autre part permet que la chambre dans laquelle les fruits sont véhiculés à l'inté¬ rieur de la pompe, et qui présente ses parois constamment parallèles entre elles, ne varie pas de volume, évitant ainsi toute compression dommageable des raisins, l'énergie consommée par la seule mise en mouvement des organes de la pompe étant elle-même très faible par la constance du caractère glissant du contact entre les pièces mobiles et fixes.
Il est ainsi formé, lors de la rotation du rotor, des chambres d'aspiration et de refoulement de volumes respectivement croissant et décrois¬ sant, l'étanchéité de ces deux chambres entre elles étant assurée, d'un coté, par le contact constant à frottement doux des palettes fixes du rotor contre la paroi de la partie de la cavité formant la chambre principale concentrique et, de l'autre coté, par l'action d'obturation du clapet rotatif maintenu en contact permanent, également à frottement doux, soit avec la surface du rotor, soit avec les palettes de ce dernier, toute communication entre la chambre principale et la chambre auxiliaire, qui forme l'autre partie de la 3 cavité et qui contient le clapet rotatif, étant empêchée par le contact cons¬ tant à frottement doux des ailettes dudit clapet qui ne coopèrent pas, à un "* instant donné, avec la surface du rotor ou avec l'une de ses palettes.
De la sorte, dans la pompe selon l'invention, par l'absence de <? 5 pression des palettes du rotor contre la paroi de la cavité, et les contacts entre les pièces mobiles et fixes se faisant partout à frottement doux, on réduit considérablement l'usure desdites pièces, ce qui a pour effet de dimi¬ nuer dans une large mesure les pertes de puissance, assurant ainsi un excellen rendement énergétique global de la pompe. 10 En outre les palettes du rotor s'étendent de préférence entièrement dans des plans passant par l'axe de ce dernier, ce qui fait que les palettes viennent, sans angle mort, en contact avec la paroi périphérique de la chambre principale, éliminant ainsi, dans le cas d'un transfert de raisins à travers la pompe de l'invention, les risques de laminage ou d'écrasement des raisins, 15 ceci étant aussi obtenu par la suppression de l'excentration du rotor par rapport à la chambre principale, qui créait un angle aigu à leur point de tangence, où se coïçaient les raisins qui y étaient laminés.
Selon un mode de réalisation préféré de la pompe objet de la pré¬ sente invention, le clapet est monté en rotation sur l'axe, parallèle à celui 20 du rotor, de la chambre auxiliaire hémicylindrique constituant une partie de la cavité contiguë à la chambre principale et ouverte sur celle-ci et dont l'axe est situé dans le plan bissecteur de l'angle formé par les bouches d'aspiration et de refoulement, est constitué par un arbre muni d'ailettes de même hauteur, qui s'étendent sur toute la longueur de ladite chambre auxi- 25 liaire et sont en nombre égal au double de celui des palettes du rotor tout en étant uniformément réparties sur le pourtour du clapet, ces ailettes étant successivement réunies par des surfaces concaves sensiblement hyperboliques et couvrant toute la longueur du rayon de la chambre auxiliaire, lequel est égal à la distance séparant l'axe de cette dernière de la surface du rotor, 30 lesits moyens d'actionnement du clapet étant conçus .pour, à chaque fois qu'une palette du rotor parvient tout près de l'ailette du clapet, qui est en contact avec la surface dudit rotor, faire pivoter le clapet autour de son axe, sur l'angle séparant deux ailettes successives dudit clapet.
De cette façon, lors de chacun des pivotement angulaires du clapet, 35 qui se fait en un bref laps de temps, l'ailette de ce dernier, initialement en contact avec la surface du rotor en rotation, s'en détachera à l'instant même où la palette du rotor viendra en contact avec la surface concave séparant ladite ailette du clapet de la suivante, puis la palette parcourra cette sur¬ face concave à frottement doux et, en fin de course, la clapet reviendra en 40 contact avec la surface du rotor par l'extrémité de l'ailette suivante, juste au moment où la palette du rotor quittera ladite surface concave du clapet.
De par sa configuration et son mode de fonctionnement, le clapet rotatif de la pompe selon l'invention garantit donc bien, à tout instant de la rotation du rotor, une étanchéité parfaite au niveau de son contact avec ce dernier. De l'autre coté, l'étanchéité est obtenue par le contact à frotte¬ ment doux qu'exercent à tour de rôle les ailettes en rotation avec la paroi de la chambre auxiliaire.
Avantageusement, les moyens d'actionnement du clapet sont consti¬ tués par le moteur d'entrainement du rotor et par un mécanisme de synchroni- sation par l'intermédiaire duquel ce moteur est accouplé à l'arbre du clapet. Un mode préféré dudit mécanisme de synchronisation comprend, à l'extérieur de la cavité de la pompe, un premier plateau circulaire calé sur l'arbre du rotor et pourvu, en des positions angulaires correspondant à celles des palettes du rotor, des doigts d'entrainement taillés selon la développante d'une dent d'engrenage, et un second plateau qui est calé sur l'arbre du clapet et qui est formé de branches positionnées en correspondance avec les ailettes de ce dernier tout en délimitant entre elles des découpes de forme complémen¬ taire à celle des doigts d'entrainement du premier plateau, le second plateau étant en outre en contact glissant avec la tranche du premier, par le bord libre extérieur de l'une de ses branches.
Pour éliminer les frottements lors de ce glissement, les bords libres extérieurs des branches du second plateau portent respectivement, à chacune de leurs extrémités, un galet fou en contact avec la tranche du premier plateau et chacun des doigts d'entrainement de ce dernier est bordé de deux échancrures sensiblement semi-ciculaires destinées à coopérer avec les galets lors de la rotation de la croix de Malte ainsi formée.
Comme on le comprendra aisément, à chaque fois qu'une palette du rotor arrive tout près d'une ailette du clapet, le doigt d'entrainement correspondant du premier plateau du mécanisme de synchronisation s'engagera dans la découpe complémentaire associée du second plateau pour faire pivoter ce dernier sur un angle prédéterminé générant le mouvement d'effacement décrit ci-dessus du clapet.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, la cavité intérieure de la pompe présente un plan de symétrie longitudinal sur lequel se trouvent les axes de rotation du clapet et du rotor, les plans de raccorde¬ ment de la chambre principale formée par une portion de cylindre avec la cham¬ bre auxiliaire hémicylindrique, symétriques par rapport au plan des axes, épousant une forme et une inclinaison propres à assurer le meilleur écoulement du produit tant à l'aspiration qu'au refoulement. Les ouvertures d'aspiration et de refoulement, débouchent, de part et d'autre de ce même plan de symétrie, dans l'espace qui fait communiquer, sur toute leur longueur, les chambres principale et auxiliaire, et se prolongent extérieurement par des embouts de raccordement dont les axes sont de préférences orthogaonaux.
Enfin le rotor de la pompe selon l'invention sera de préférence muni de deux palettes diamétralement opposées et le clapet comportera donc quatre palettes disposées en croix, parmi lesquelles deux obtureront automati¬ quement la chambre hémicylindrique le long de son plan diamétral pour ainsi avantageusement délimiter des zones d'aspiration et de refoulement sans angle mort, favorisant ainsi l'écoulement du produit à pomper. Un mode de réalisation de la pompe objet de la présente invention va maintenant être décrit plus en détails, mais uniquement à titre d'exemple non-limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel :
- les figures 1 et 2 sont des vues en coupe, effectuées selon la ligne I-I de la figure 3, représentant la pompe respectivement en position de repos et en position de transfert ;
- la figure 3 est une vue de coté extérieure de la pompe des figures 1 et 2 ; et
- la figure 4 est une vue du dispositif de synchronisation des mouvements du rotor et du clapet rotatif de cette pompe. Le corps 1 de la pompe, visible sur les figures 1 à 3, délimite une cavité intérieure de section transversale d'allure générale sensiblement ovale, qui présente un plan longitudinal de symétrie P et est fermé latérale¬ ment par des parois d'extrémité planes, parallèles 2 et 3.
La cavité intérieure de la pompe est plus précisément formée d'une chambre principale 4 qui se développe sous une forme au moins égale à un hémi¬ cylindre ouvert et communiquant avec une champbre auxiliaire hémicylindrique plus petite 5, dont les axes X,, X„ s'étendent parallèlement l'un à l'autre dans le plan de symétrie P de la cavité. En outre, ces deux chambres 4, 5 communiquent latéralement, sur toute la longueur de la cavité, par un espace intermédiaire 39 dans lequel débouchent, de part et d'autre du plan de symétrie P et au ras des plans diamétraux des chambres 4, 5, deux embouts d'aspiration 7 et de refoulement 8 destinés à être raccordés par des brides 9, 10 à des conduits correspondants. Ces embouts 7, 8, qui peuvent être de section rectan¬ gulaire et couvrent toute la longueur du carter 1, présentent des axés ortho- gonaux Y., Y„ qui délimitent sensiblement la zone cylindrique de la chambre principale 4 dont le raccordement se fait avec la chambre auxiliaire hémicylin¬ drique 5 par les plans 37, 38 les plus aptes, par leurs forme et inclinaison, à conduire sans dommage les fruits véhiculés par la pompe.
L'élément actif de la pompe selon l'invention est constitué par un rotor cylindrique 11 à deux pallettes fixes 12, 13, claveté sur un arbre 14 qui s'étend sur l'axe X_. de la grande chambre cylindrique 4 concentrique audit rotor, et supporté en rotation par les deux parois d'extrémité 2, 3 du carter, l'arbre 14 se prolongeant au delà de l'une de ces dernières pour venir s'accoupler, par l'intermédiaire d'une boite de réduction de vitesse 15, à un moteur 16 ou autre système d'entrainement en rotation (voir figure
3).
Les deux palettes 12, 13 du rotor cylindrique 11 sont plus préci¬ sément positionnées dans un plan diamétral de ce dernier et se raccordent avantageusement à sa surface périphérique par des zones de transition arron- dies 17. Les palettes 12, 13, qui seront de préférence venue de matière avec le rotor 11, ont en outre une hauteur suffisante pour que, lors de la rotation de celui-ci, leur extrémité libre parcoure à frottement doux la paroi inté¬ rieure de la chambre principale 4. Les palettes 12, 13, de même que le rotor 11, s'étendent par ailleurs sur toute la longueur de la cavité de la pompe pour venir s'appliquer à frottement doux contre les parois d'extrémité 2, 3 de cette dernière.
Le rotor 11 de la pompe selon l'invention coopère avec un clapet rotatif 18, claveté sur un arbre 19 qui s'étend sur l'axe X~ de la chambre auxiliaire 5 et est supporté en rotation par les deux parois d'extrémité 2, 3 du corps de la pompe.
Le clapet rotatif 18, qui couvre lui aussi toute la longueur de la cavité jusqu'à venir au contact à frottement doux avec ses parois d'extrémité 2, 3, présente en section transversale la forme d'une croix défi¬ nie par quatre ailettes axiales continues 20a à 20d de même hauteur, qui sont réparties à intervales angulaires égaux à 90° sur le pourtour du clapet 18 tout en étant successivement avantageusement réunies par des surfaces concaves sensiblement hyperboliques, telles que 21, qui ont un rayon de cour¬ bure légèrement inférieur au rayon du cercle d'enveloppe des palettes 12, 13 du rotor 11. La hauteur des ailettes 20a à 20d du clapet 18, mesurée depuis l'axe X„ de la chambre auxiliaire, est en outre égal au rayon intérieur de cette dernière, lequel correspond à la distance séparant l'axe X» de la sur¬ face cylindrique du rotor 11. En outre, la hauteur de la partie centrale du clapet 18, entre le point le plus profond de chaque surface concave 21 et l'axe X„, est égale à la distance entre les axes X. et X„, diminuée du rayon d'enveloppe des palettes 12, 13 du rotor 11.
L'arbre 19 du clapet 18 fait saillie à l'extérieur du corps 1 de la pompe, du même coté que l'arbre 14 du rotor 11, auquel il est accouplé par un mécanisme de synchronisation logé dans un carter 22 situé entre la boite de réduction de vitesses 15 et le corps 1 de la pompe. Ce mécanisme de synchronisation, référencé 23 sur la figure 4, comporte, comme le montre cette figure, un premier plateau circulaire 24 claveté sur l'arbre 14 du rotor 11, ce premier plateau 24 présentant sur sa tranche deux doigts saillants 25, 26 découpés selon la développante d'une dent d'engrenage et placés en des positions diamétralement opposées corres- pondant respectivement à celles des deux palettes 12, 13 sur le rotor 11. Les échancrures 27 et 28, sensiblement semi-circulaires, sont en outre creu¬ sées dans la tranche du plateau 24, de part et d'autre de chacun des doigts 25 et 26.
Le premier plateau 24 coopère avec un second plateau 29 en forme de croix de Malte, calé sur l'arbre 19 du clapet 18 et situé, avec le premier plateau, dans un même plan orthogonal à cet arbre.Les quatre branches trapé¬ zoïdales 30 de ce second plateau 29 ont leurs axes médians placés dans des positions angulaires correspondant respectivement à celles des ailettes 20a à 20d sur le clapet 18 et délimitent entre elles des découpes identiques 31 ayant une forme complémentaire de celle des doigts 25 et 26 du premier plateau 24. On notera encore qu'aux deux extrémités des bords extérieurs libres 32 de chacune des branches 30,sont montés des galets 33 qui, comme on le voit sur la figure 4, sont destinés à rouler sur la tranche du premier plateau 24 lorsque la branche correspondante 30 du second plateau est orienté dans sa direction.
On va maintenant décrire le fonctionnement de la pompe selon l'invention, qui vient d'être décrite, quant elle est utilisée pour véhiculer des raisins.
La pompe étant au repos, comme représenté sur' la figure 1, les palettes 12, 13 du rotor 11 sont toutes deux en contect avec la paroi de la chambre principale 4 en obturant cette dernière le long de son plan diamé¬ tral. Deux des ailettes 20b et 20d du clapet 18 obturent la chambre auxiliaire 5 de la même façon, tandis qu'une troisième ailette 20a du clapet est en contact avec la surface cylindrique du rotor 11. De la sorte, le rotor 11 et le clapet 18 délimitent, respectivement en face des embouts 7 et 8, des zones d'aspiration 34 et de refoulement 35, parfaitement isolées l'une de l'autre et pratiquement dépourvues d'angle mort, ce qui facilitera l'écoule¬ ment des raisins. Puis, le moteur 16 étant mis en service, le rotor 11 tourne dans le sens da flèche A (figure 1), pour aspirer les raisins, arrivant par l'em¬ bout 7, dans la zone d'aspiration 34, et après un pivotement commandé du clapet 18, qui sera décrit ci-après, les raisins ainsi aspirés sont transférés par le rotor, sans subir la moindre compression, le long de la paroi de la chambre principale 4 dans la chambre mobile 36 ainsi créée et dont le volume reste constant tout au long de ce transfert, pour, après un second pivotement du clapet, parvenir dans la zone de refoulement 35 d'où ils sont éjectés à travers l'embout correspondant 8. Au cours du mouvement du rotor 11, ses palettes 12, 13 s'appliquent à frottement doux et à angle droit contre la paroi intérieure de la chambre principale 4 concentrique au rotor 11 et, lorsque le clapet 18 est immobilisé, l'ailette 20a en fait de même contre la surface périphérique du rotor cylindrique 11.
Le pivotement cyclique du clapet 18 s'effectue de la façon sui¬ vante.
Lorsque la palette, par exemple 12, du rotor 11 parvient tout près de l'ailette 20a du clapet 18, qui est en contact glissant avec la sur¬ face du rotor, le doigt correspondant 25 du plateau circulaire 24 du mécanisme de synchronisation 23 s'engage progresivement dans la découpe en regard 31 du second plateau 29 pour, après pénétration du galet arrière 33a de la bran¬ che 30a de ce dernier dans l'échancrure 27 située en avant du doigt 25 et sous l'effet de la poursuite de la rotation du rotor 11, faire pivoter le second plateau et donc le clapet 18 de 90°, dans le sens inverse (flèche B figure 2) du sens de rotation du rotor 11. A l'approche de la fin de ce pivotement angulaire, le plateau circulaire 24-recueille, dans l'échancrure 28 située en arrière du doigt 25, le galet avant 33b de la branche suivante 30b du second plateau 29 et celle-ci rebascule complètement sur la tranche du plateau circulaire 24, sur laquelle elle roule par ses deux galets 33b, 33c jusqu'à ce que parvienne le second doigt 26 du plateau 24, qui provoque un nouveau pivotement du clapet 18 à l'approche de la seconde palette 13 du rotor 11. Lors de chacun des pivotement de 90° du clapet 18, qui se fait en un bref laps de temps, son ailette telle que 20a initialement en contact avec la surface cylindrique du rotor 11 en rotation, s'en détache à l'instant même où la palette approchante 12 du rotor vient en contact avec la surface concave 21 séparant ladite ailette 20a de la suivante 20d, dans le sens de rotation de la figure 2, puis la palette 12 parcourt cette surface concave à frottement doux et, en fin de course, le clapet 18 revient en contact avec la surface du rotor 11 par l'extrémité de l'ailette suivante 20d, juste au moment où la palette du rotor échappe â ladite srface concave 21 du clapet. Par ailleurs, au cours de ce pivotement les deux autres ailettes 20b et 20c du clapet parcourent à frottement doux la paroi intérieure de la chambre auxi¬ liaire hémicylindrique 5 jusqu'à ce que les ailettes 20a et 20c viennent l'obturer diamétralement.
On observe donc en définitive que, lors des mouvements d'effacement du clapet, qui permettent le passage des palettes du rotor, une bonne étan- chéité est en permanence maintenue entre le clapet et le rotor, comme c'est par ailleurs le cas au niveau de toutes les autres zones de contact entre pièces mobiles et fixes de la pompe. De plus, au niveau de l'ensemble de ces zones, ces contacts se font à frottement doux, ce qui se traduit par une usur négligeable et par une très faible puissance absorbée indépendante de la puissance nécessaire pour le transfert du produit. Enfin, la supression quasi totale des angles morts dans la pompe selon l'invention se traduit par l'élimi nation des risques d'endommagement des grains de raisin au cours du pompage, ceux-ci n'étant pratiquement soumis qu'à la seule charge du conduit de refoule ment. II est bien entendu que tout autre dispositif de synchronisation des mouvements du rotor 11 et du clapet 18, qui lui est associé, serait consi¬ déré comme une équivalence ne pouvant en rien modifier la portée de l'inven¬ tion.
Le rotor de la pompe selon l'invention peut être muni de plus de deux palettes avec un nombre chaque fois double des ailettes sur le clapet. De même, la pompe selon l'invention peut être utilisée pour véhiculer tous types de fruits facilement endommageable ainsi que toute autre matière liquide ou pâteuse. Elle peut aussi être utilisée comme soufflante.

Claims

REVENDICATIONS 1. Pompe rotative dont le corps (1) délimite une cavité fermée de section transversale d'allure générale sensiblement ovale, dans laquelle le rotor (11) à palettes, accouplé à un moteur d'entrainement (16) est monté de manière à y définir en permanence, lors de sa rotation, une zone d'aspira¬ tion (34) et une zone de refoulement (35) de volumes variables, isolées l'une de l'autre et communiquant respectivement avec une ouverture d'aspiration et une ouverture de refoulement, caractérisée en ce que le rotor cylindrique (11) est monté en rotation autour de l'axe (X.) d'une chambre principale (4) concentrique audit rotor, constituant une partie de la cavité du corps (1) de la pompe, et porte les palettes fixes (12, 13) réparties à intervales angu¬ laires égaux à la périphérie du rotor tout en étant dimensionnées pour venir en contact constant à frottement doux avec la paroi de ladite chambre (4), tandis que ladite cavité renferme, à l'opposé de-ladite chambre un clapet rotatif (18) qui est orienté dans la direction de l'axe (X_) parallèle à l'axe (X, ) de la chambre principale (4) en obturant totalement, dans cette position, l'ouverture formée entre la surface du rotor (11) et la portion de paroi de l'autre partie de la cavité formée par la chambre auxiliaire hémicylindrique contenant ledit clapet et concentrique à lui, ce clapet (18) pouvant, sous l'action des moyens d'actionnement (15, 16, 23) agissant en synchronisme avec la rotation du rotor, subir un mouvement d'effacement cyclique permettant à chaque fois le passage d'une palette (12 ou 13) du rotor (11) tout en assu¬ rant le maintien d'un contact à frottement doux entre le"clapet (18) et cette dernière.
2. Pompe rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce que les palettes (12, 13) du rotor (11) s'étendent entièrement dans des plans passant par l'axe (X.) de ce dernier.
3. Pompe rotative selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le clapet (18), monté à rotation sur l'axe (X~), parallèle à celui (X, ) du rotor, de la chambre auxiliaire hémicylindrique (5) constituant une seconde partie de la cavité contiguë à la chambre principale (4), ouverte sur celle-ci et dont l'axe est situé dans le plan bissecteur de l'angle formé par les bouches d'aspiration (34) et de refoulement (35), est constitué par un arbre (19) muni d'ailettes (20a à 20d) de même hauteur, qui s'étendent sur toute la longueur de ladite chambre auxiliaire (5) et sont en nombre égal au double de celui des palettes (12, 13) du rotor (11) tout en étant unifor¬ mément réparties sur le pourtour du clapet (18) et couvrent toute la longueur du rayon de la chambre auxiliaire (5), lequel est égal à la distance séparant l'axe (X~) de cette dernière de la surface cylindrique du rotor (11), lesdits moyens d'actionnement du clapet étant conçus pour, à chaque fois qu'une palet (12, 13) du rotor (11) parvient tout près de l'ailette du clapet, qui est en contact avec la surface dudit rotor, faire pivoter le clapet (18) autour de son axe (X2), sur l'angle séparant deux ailettes successives.
4. Pompe rotative selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement du clapet sont constitués par le moteur d'entra nement (16) du rotor (11) et par un mécanisme de synchronisation (23) par . l'intermédiaire duquel ce moteur est accouplé à l'arbre (19) du clapet (18).
5. Pompe rotative selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit mécanisme de synchronisation (23) comprend, à l'extérieur de la cavité de la pompe, un premier plateau circulaire (24) calé sur l'arbre (14) du rotor (11) et pourvu, en des positions angulaires correspondant à celles des palettes (12, 13) du rotor, des doigts d'entrainement (25, 26) taillés selon la développante d'une dent d'engrenage, et un second plateau (29) qui est calé sur l'arbre (19) du clapet (18) et qui est formé de branches (30) positionnées en correspondance avec les ailettes (20a à 20d) de ce dernier tout en délimitant entre elles des découpes (31) de forme complémentaire à celle des doigts d'entrainement du premier plateau, le second plateau étant en outre successivement en contact glissant avec la tranche du premier, par le bord libre extérieur (32) de chacune de ses branches.
6. Pompe rotative selon la revendication (5), caractérisée en ce que les bords libres extérieurs (32) des branches (30) du second plateau (29) portent respectivement, à chacune de leurs extrémités, un galet fou (33) en contact avec la tranche du premier plateau (24) et chacun des doigts d'entrainement (25, 26) de ce dernier est bordé de deux échancrures sensible¬ ment semi-circulaires (27, 28) destinées à coopérer avec les galets (33).
7. Pompe rotative selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la cavité intérieure de la pompe présente un plan de symétrie longitudinal (P) sur lequel se trouvent les axes de rotation (X.. , X_) du clapet (18) et du rotor (11).
8. Pompe rotative selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que les ouvertures d'aspiration et de refoulement débouchent, dans l'espace (16) qui fait communiquer, sur toute leur lon¬ gueur, les chambres principales (*!) et auxiliaire (5), et se prolongent extérieurement par des embouts dé raccordement (7, 8) dont les axes (Y , Y ) sont orthogonaux.
9. Pompe rotative selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que le rotor (11) est muni de deux palettes (12, 13) diamétralement opposées et le clapet (18) comporte quatre ailettes (20a à 20d) disposées en croix, parmi lesquelles deux obturent la chambre auxi¬ liaire semi-cylindrique le long de son plan diamétral dans la position de repos du clapet (18).
10. Pompe rotative selon la revendication 9, caractérisée en ce que les ailettes (20a à 20d) du-clapet (18) sont réunies deux à deux par des surfaces concaves (21) sensiblement hyperboliques dont le rayon de courbure est légèrement inférieur au rayon du cercle d'enveloppe des palettes (12,
13) du rotor (11), chacune desdites surfaces concaves étant parcourues à frot¬ tement doux succesivement par l'extrémité libre de chaque palette (12, 13) du rotor (11) au cours du déplacement simultané dudit rotor et du clapet.
11. Pompe rotative selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie (4) de la cavité, concentrique au rotor cylindrique (11), se développe selon une forme au moins égale à un hémicylindre ouvert et communiquant avec la seconde partie (5) de ladite cavité, concen¬ trique au clapet (18), de forme hémicylindrique, ces deux parties, qui consti¬ tuent ensemble la cavité générale d'allure sensiblement ovale, étant raccordées l'une à l'autre par les plans (37, 38) tels qu'ils assurent l'acheminement sans dommage des fruits véhiculés par la pompe.
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