WO2019076671A1 - Pompe a barillet rotatif avec double plateaux - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne une pompe à barillet rotatif (6), qui comporte deux plateaux : un plateau mobile (2) également entraîné par l'arbre d'entraînement (5), et un plateau à inclinaison variable (7), les deux plateaux (2, 7) étant en liaison pivot l'un par rapport à l'autre.
Description
POMPE A BARILLET ROTATIF AVEC DOUBLE PLATEAUX
La présente invention concerne le domaine des pompes, en particulier pour le pompage haute pression, notamment pour des opérations de forage.
De nos jours, les pompes à vilebrequins sont les plus répandues dans l'ensemble des secteurs de l'industrie : les biens d'équipement, les industries pétrolière, gazière et agroalimentaire, le secteur automobile, le bâtiment (chauffage, puits, climatisation, pompes à eau, etc.) et plus spécifiquement pour le traitement de l'eau et des déchets (réseau d'eau et d'assainissement). Néanmoins, elles sont encore construites à partir de concepts datant des années 1930, et ne font l'objet que de très peu d'études de recherche et développement pour améliorer leurs performances, réduire leur coût de revient, minimiser les frais de maintenance ou diminuer leur empreinte environnementale. Ces pompes présentent des limites en termes de puissance, de couple pression / débit ( c'est-à-dire des limites qui se traduisent par des phénomènes apparentés aux « coups de bélier » générés par la réponse sinusoïdale de la pression produite par le vilebrequin), de poids, de rendement et de durée de vie. De plus, elles ne permettent pas d'avoir une cylindrée variable et manquent donc de flexibilité d'utilisation. En outre, dans le domaine de la production d'hydrocarbures, on observe actuellement que les forages doivent atteindre des profondeurs de plus en plus importantes, ce qui implique de travailler avec des pressions d'injection toujours plus élevées. Les compagnies pétrolières ont donc besoin de pompes à très haute pression pour atteindre les profondeurs requises pour l'injection, par exemple, de boues de forage. Ces dernières doivent également être fiables, économiques, flexibles et compactes, afin de répondre aux demandes toujours plus exigeantes du secteur de l'énergie.
Une autre technologie de pompe volumétrique est la pompe à barillet. Majoritairement destinées au pompage à plus faible pression et débit (elles sont principalement utilisées dans le pompage des huiles hydrauliques), elles offrent de nombreux avantages :
• Excellent rapport poids / puissance
• Très bon rapport qualité / prix
• Rendements mécaniques et volumétriques intéressants
• Possibilité de cylindrée variable en réglant l'inclinaison du plateau
Les pompes conçues avec un barillet fonctionnent à l'aide d'un système de plateau tournant qui actionne les différents pistons les uns à la suite des autres. Lorsqu'un piston est
en phase d'admission, le piston opposé est en mode refoulement, ce qui offre un flux constant en amont et aval de la pompe. La répartition des positions des pistons avec un guidage par le barillet assure une distribution des efforts progressive lors de la rotation de l'arbre entraîné par le moteur.
II existe trois grandes architectures de pompe à barillet :
• Les pompes à barillet fixe (figure 1 ) : dans cette configuration de pompe 1 , où le barillet est fixe, c'est le plateau incliné 2 qui tourne (entraîné par l'arbre 5) afin de générer le mouvement des pistons 3 dans leurs chemises 4 (chambre de compression). La liaison entre les pistons 3 et le plateau 2 est alors assuré par des patins rotulés qui frottent sur le plateau 2. L'avantage ici est d'avoir une très faible inertie des pièces en rotation. Toutefois, cette configuration rend difficile la mise en place de cylindrée variable. De plus, dans le cas de pressions et débits importants, les efforts de frottement entre le plateau et les patins ne sont pas négligeables, et rendent complexe voire impossible la réalisation de la pompe.
• Les pompes à barillet avec plateau oscillant : le barillet est fixe dans cette architecture et l'on a deux plateaux, un premier plateau incliné est en rotation et transfère au second plateau uniquement le mouvement d'oscillation. Ainsi on peut lier les pistons au second plateau oscillant sans la nécessité d'éléments frottants, par exemple avec une bielle liée au piston et au plateau par des liaisons rotules. Cette architecture est adaptée au pompage haute pression du fait de l'absence d'éléments frottant (on en trouve d'ailleurs quelques-unes sur le marché de la géothermie). Elle offre également un excellent rendement mécanique. Cette configuration rend possible la réalisation d'une cylindrée variable, elle reste néanmoins difficile à intégrer et à concevoir.
• Les pompes à barillet rotatif (figure 2) : au sein de la pompe 1 , c'est le plateau 2 qui est fixe et le barillet 6 portant les pistons 3 est en rotation, assurant ainsi le mouvement des pistons 3 dans leurs chemises 4 (chambre de compression). La liaison piston 3 - plateau 2 est assurée de la même manière que pour la première configuration. L'avantage de cette architecture est que l'on peut aisément rendre le plateau réglable en inclinaison et ainsi avoir la possibilité de cylindrée variable. En revanche, l'inertie des pièces en rotation augmente de façon non négligeable puisque le barillet et l'ensemble des pistons sont mis en rotation. De plus, pour cette configuration, il y a des frottements importants entre le plateau et les bielles liées aux pistons. Ces frottements génèrent des pertes au niveau du rendement.
Pour pallier ces inconvénients, la présente invention concerne une pompe à barillet rotatif, qui comporte deux plateaux : un plateau mobile également entraîné par l'arbre d'entraînement, et un plateau à inclinaison variable, les deux plateaux étant en liaison pivot l'un par rapport à l'autre. Ainsi, l'entraînement du plateau mobile par l'arbre d'entraînement permet un contact entre deux pièces rotatives : les bielles et le plateau mobile, ce qui permet
de limiter les pertes par frottement entre ces pièces. L'inclinaison variable permet une cylindrée variable de la pompe.
Le dispositif selon l'invention
La présente invention concerne une pompe à barillet comprenant un carter, et comprenant au sein dudit carter :
- un arbre d'entraînement,
- un bloc cylindre comportant au moins deux chambres de compression réparties circonférentiellement, ledit bloc cylindre étant entraîné par ledit arbre d'entraînement, - un plateau mobile,
- au moins deux pistons en translation respectivement dans lesdites chambres de compression dudit bloc cylindre, lesdits pistons étant entraînés par ledit plateau mobile au moyen de bielles.
Ledit plateau mobile est entraîné par ledit arbre d'entraînement, et ladite pompe à barillet comporte un plateau à inclinaison variable par rapport audit arbre d'entraînement, ledit plateau mobile étant en liaison pivot par rapport audit plateau à inclinaison variable autour de l'axe dudit plateau à inclinaison variable.
Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite liaison pivot entre ledit plateau mobile et ledit plateau à inclinaison variable est formée de moyens pour supporter les charges et de moyens pour tenir l'ensemble des deux plateaux.
Avantageusement, ladite liaison pivot entre ledit plateau mobile et ledit plateau à inclinaison variable est formée d'une butée à rouleaux coniques et d'un roulement à billes.
De préférence, ladite butée à rouleaux coniques est disposée entre un épaulement externe dudit plateau mobile et un épaulement interne dudit plateau à inclinaison variable.
De manière avantageuse, ledit roulement à billes est disposé entre un épaulement externe dudit plateau mobile et un épaulement interne dudit plateau à inclinaison variable.
Conformément à un mode de réalisation, ledit plateau mobile est entraîné par ledit arbre d'entraînement par une rotule à doigt.
Selon un aspect, ladite rotule à doigt comporte un dispositif pour former une liaison rotule à doigt sous forme d'une pièce de révolution creuse comprenant une surface interne sensiblement cylindrique et une surface externe ayant sensiblement la forme d'une sphère tronquée à ses deux extrémités, et ladite surface interne comporte au moins une rainure ou une cannelure femelle, et en ce que ladite surface externe comporte au moins une cannelure bombée.
Avantageusement, le dispositif pour former une liaison rotule à doigt est monté sur ledit arbre d'entraînement au moyen d'une clavette ou d'un arbre cannelé, et ledit plateau mobile est monté sur ledit dispositif au moyen d'au moins une rainure coopérant avec ladite au moins une cannelure bombée.
De préférence, ledit plateau mobile comporte une surface interne partiellement sphérique.
Selon une mise en œuvre de l'invention, ladite pompe à barillet comporte un moyen de commande de l'inclinaison dudit plateau à inclinaison variable.
De manière avantageuse, ledit moyen de commande de l'inclinaison comporte un système roue et vis sans fin.
De préférence, lesdites bielles sont liées audit plateau mobile sans patins frottants.
En outre, l'invention concerne l'utilisation de ladite pompe à barillet selon l'une des caractéristiques précédentes pour une opération de forage, en particulier pour l'injection de boues de forage dans un puits de forage.
Présentation succincte des figures
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
La figure 1 , déjà décrite, illustre une pompe à barillet fixe selon l'art antérieur.
La figure 2, déjà décrite, illustre une pompe à barillet rotatif selon l'art antérieur.
La figure 3 illustre une pompe à barillet selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 4 illustre un dispositif pour former une liaison rotule à doigt nécessaire pour la rotation et l'inclinaison du plateau mobile selon un mode de réalisation de l'invention.
La figure 5 illustre la liaison pivot entre le plateau mobile et le plateau à inclinaison variable selon un mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée de l'invention
La présente invention concerne une pompe à barillet rotatif. La pompe à barillet a pour but de pomper un fluide (par exemple : eau, huile, gaz, boues de forage, etc.) au moyen d'un déplacement linéaire de plusieurs pistons. Ce type de pompe présente l'avantage d'être compacte, d'avoir des rendements mécaniques et volumétriques intéressants, un excellent rapport poids/puissance. De plus, les pompes à barillet rotatif sont adaptées au pompage haute pression.
La pompe à barillet selon l'invention comporte un carter et comporte au sein du carter :
- un arbre d'entraînement : celui-ci est entraîné en rotation, par rapport au carter par une source d'énergie extérieure, notamment une machine motrice (par exemple thermique ou électrique), en particulier au moyen d'une transmission (par exemple une boîte de vitesses),
- un plateau mobile (rotatif) entraîné par l'arbre d'entraînement : le plateau mobile est entraîné par rapport à l'arbre d'entraînement, ce plateau est donc rotatif, de plus, le plateau mobile est incliné par rapport à l'arbre d'entraînement,
- un bloc cylindre (appelé barillet), comportant au moins deux chambres de compression (appelés également chemises) réparties circonférentiellement (en d'autres termes les chambres de compression sont réparties selon un cercle), le bloc cylindre est rotatif, et entraîné par l'arbre d'entraînement,
- au moins deux pistons en translation respectivement dans les chambres de compression, les pistons sont entraînés par le plateau mobile au moyen de bielles (les bielles relient, au moyen de liaisons rotules, le plateau mobile et les pistons de manière à transformer le mouvement du plateau mobile en mouvement de translation des pistons), et la translation des pistons au sein des chambres de compression réalisent le pompage du fluide, et
- un plateau à inclinaison variable par rapport à l'arbre d'entraînement, en dehors du réglage de son inclinaison, ce plateau est fixe par rapport au carter, et le plateau mobile est en liaison pivot par rapport au plateau à inclinaison variable autour de l'axe du plateau à inclinaison variable (cet axe correspondant à une direction normale au plateau, et pouvant correspondre à l'axe de révolution du plateau à inclinaison variable dans le cas où le plateau a une forme de disque), ainsi, l'inclinaison du plateau mobile est identique à l'inclinaison du plateau à inclinaison variable.
L'inclinaison variable du plateau à inclinaison variable permet une cylindrée variable de la pompe, en modifiant la course des pistons.
Avantageusement, les liaisons rotules entre les bielles et le plateau mobile sont mises en œuvre sans patins frottants (il n'y a pas de liaison par friction entre les bielles et le plateau mobile), cela est rendu possible par le plateau mobile. En effet, une des spécificités de l'invention repose sur la conception du double plateau, et plus spécifiquement de la liaison du plateau mobile avec le plateau à inclinaison variable et de son entraînement via l'arbre d'entrée de puissance. La majorité des pompes à plateaux du marché sont destinées à des activités à plus faibles débits et pressions et les contraintes mécaniques sur les différents composants de la pompe sont donc plus limitées. Dans le cadre d'une utilisation haut débit et haute pression de ces pompes du marché, les efforts mécaniques mis en jeu
sont considérables et, pour ces pompes, les patins frottants sont indispensables. De plus, la conception de patins frottants entre les bielles et le plateau incliné devient critique, en plus d'amputer de quelques points le rendement final de la pompe. La conception d'un double plateau, l'un fixe et l'autre rotatif permet donc une augmentation du rendement final de la pompe, en se passant de patins frottants, et permet une utilisation de la pompe à haut débit et haute pression.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la liaison pivot entre le plateau mobile et le plateau à inclinaison variable peut être formée de moyens pour supporter les charges et de moyens pour tenir l'ensemble des deux plateaux. Par exemple, cette liaison pivot peut être formée d'une butée à rouleaux coniques et d'un roulement à billes. La butée à rouleaux coniques est capable de supporter les charges axiales et radiales exercées sur les plateaux, le roulement à billes permet de tenir l'ensemble des deux plateaux (mobile et à inclinaison variable).
Selon un aspect de ce mode de réalisation, le plateau mobile peut comporter deux épaulements externes pour l'agencement de la butée à rouleaux coniques et du roulement à billes. L'épaulement avec le diamètre le moins important peut être destiné à recevoir la butée à rouleaux coniques et peut être situé du côté du plateau mobile éloigné des bielles. De plus, l'épaulement avec le diamètre le plus important peut être destiné à recevoir le roulement à billes, et peut être situé à proximité du côté du plateau mobile proche des bielles.
En outre, le plateau à inclinaison variable peut comporter deux épaulements internes pour l'agencement de la butée à rouleaux coniques et du roulement à billes. L'épaulement avec le diamètre le moins important peut être destiné à recevoir la butée à rouleaux coniques, et peut être situé vers le centre du plateau à inclinaison variable. De plus, l'épaulement avec le diamètre le plus important peut être destiné à recevoir le roulement à billes, et peut être situé sur côté du plateau à inclinaison variable proche du plateau mobile.
Cette installation de la butée à rouleaux coniques et du roulement à billes au moyen des épaulements internes et externes, permet un assemblage simple des deux plateaux. Conformément à une mise en œuvre de l'invention, le plateau mobile peut être entraîné par l'arbre d'entraînement par une rotule à doigt. Une liaison rotule à doigt est une liaison entre deux éléments mécaniques, qui dispose de quatre degrés de liaisons et deux degrés de mouvements relatifs ; seulement deux rotations relatives sont possibles, les trois translations et la dernière rotation étant liées. D'une manière générale, il s'agit d'une rotule dotée d'un doigt faisant obstacle à une rotation. Le principe de fonctionnement de ce type de liaison est d'assurer la transmission de couple entre deux ensembles en rotation dont les axes ne sont pas colinéaires.
La liaison rotule à doigt permet de synchroniser la rotation du plateau mobile et du bloc cylindre (barillet).
Selon un aspect de cette mise en œuvre de l'invention, la rotule à doigt peut être formée au moyen d'un dispositif spécifique pour former une rotule à doigt. Le dispositif pour former la rotule à doigt peut être une pièce de révolution creuse. On rappelle qu'en géométrie, une pièce de révolution est une pièce engendrée par une surface plane fermée tournant autour d'un axe situé dans le même plan qu'elle et ne possédant en commun avec elle aucun point ou seulement des points de sa frontière.
Pour des raisons de clarté de la description, le terme "dispositif est utilisé dans la suite de la description pour désigner le dispositif spécifique pour former une liaison rotule à doigt.
Le dispositif pour former la rotule à doigt comprend une surface interne sensiblement cylindrique. Ainsi, le creux du dispositif est sensiblement cylindrique. De cette manière, le dispositif est adapté pour être montée sur un arbre cylindrique. La surface interne comprend au moins une rainure pour l'insertion d'une clavette ou au moins une cannelure femelle pour l'insertion d'un arbre cannelé, dans le but de transmettre le couple entre un arbre et le dispositif. L'utilisation d'une transmission par clavette ou par cannelures permet la transmission de couple important.
Le dispositif selon l'invention comprend une surface externe ayant sensiblement la forme d'une sphère tronquée à ses extrémités. La sphère est tronquée par deux plans perpendiculaires à l'axe de révolution du dispositif. Cette forme partiellement sphérique de la surface externe permet une liaison rotule. De plus, la surface externe comporte au moins une cannelure bombée. La cannelure bombée permet d'une part de former le doigt de la rotule à doigt, et d'autre part permet la transmission de couple important, entre le dispositif et un élément positionné sur la surface externe du dispositif (par exemple un plateau ou un disque).
Cette conception du dispositif pour former une liaison rotule à doigt permet une compacité élevée, un débattement angulaire important, et une simplicité de mise en œuvre.
De manière avantageuse, la ou les rainures et la ou les cannelures sont parallèles à l'axe de révolution du dispositif.
De préférence, la ou les cannelures de la surface externe ont une forme bombée parallèle à la forme globalement sphérique de la surface externe du dispositif. Ainsi, il peut s'agir de cannelures à développantes de cercle afin d'avoir le plus grand couple transmissible.
Selon un aspect de ce mode de réalisation de l'invention, la surface externe comporte une pluralité de cannelures bombées régulièrement réparties sur la circonférence de la
surface sphérique. De cette manière, un couple plus important peut être transmis entre le dispositif selon l'invention, et l'élément positionné sur la surface externe du dispositif. Les cannelures sont de préférence parallèles entre elles. Par exemple, la surface externe du dispositif peut comprendre entre cinq et dix-neuf cannelures bombées, de préférence entre sept et treize, afin d'optimiser la fabrication et le couple transmissible par le dispositif, ainsi que pour optimiser la répartition des efforts dans les cannelures.
Ainsi, pour la connexion de rotule à doigt entre l'arbre d'entraînement et le plateau mobile, le dispositif pour former une rotule à doigt est monté sur l'arbre d'entraînement au moyen d'au moins une clavette ou au moyen d'un arbre cannelé. De plus, le plateau mobile est monté sur la surface externe du dispositif pour former une liaison une rotule à doigt au moyen d'au moins une rainure (cannelure femelle) bombée coopérant avec la ou les cannelures bombées.
Grâce à l'invention, une liaison rotule à doigt est formée entre l'arbre d'entraînement et le plateau mobile : le plateau mobile peut tourner au moyen de la surface externe sphérique du dispositif, et le couple peut être transmis de l'arbre au plateau par la clavette ou les cannelures de l'arbre d'entraînement et par la ou les cannelures bombées.
Il s'agit ici d'une liaison sphérique à doigt à vitesse constante sans glissement. Cela signifie que la vitesse de rotation en entrée de la liaison est identique à la vitesse de rotation en sortie de la liaison, et que, cette liaison se fait sans glissement mais par un entraînement mécanique direct.
Cette conception de la connexion permet une liaison rotule à doigt ayant une compacité élevée, un débattement angulaire important, et une simplicité de mise en œuvre.
Pour réaliser la liaison rotule à doigt, le plateau mobile peut comporter une surface interne sensiblement sphérique, pourvue de cannelures femelles.
Afin de faciliter l'assemblage de la connexion, le plateau mobile peut être constitué de deux demi-coquilles. Alternativement, le plateau mobile peut être réalisé en une seule pièce.
Selon un aspect de l'invention, le plateau mobile peut comprendre un moyen formant une butée angulaire. Il peut s'agir d'une surface venant en contact avec l'arbre, par exemple, le plateau peut comprendre une surface interne conique venant en contact avec l'arbre pour l'angle de débattement maximal.
Alternativement à ce mode de réalisation de rotule à doigt, la rotule à doigt peut être une rotule à billes. Les plateaux peuvent avoir sensiblement la forme de disque. Toutefois, les plateaux peuvent avoir n'importe quelle forme. Seules les chambres de compression (et les pistons) sont réparties sur un cercle.
Avantageusement, la pompe selon l'invention peut comporter un nombre de pistons compris entre trois et quinze, de préférence entre cinq et onze. Ainsi, un nombre élevé de pistons offre un flux continu en amont et en aval de la pompe.
De manière classique, la pompe comporte en outre une entrée et une sortie du fluide à pomper. Le fluide passe par l'entrée de la pompe, entre dans une chambre de compression, est comprimé, puis refoulé de la pompe par la sortie au moyen du piston. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'angle d'inclinaison du plateau à inclinaison variable par rapport à la direction axiale de l'arbre d'entraînement peut être compris entre 70° et 90°. En d'autres termes, le plateau à inclinaison variable (et a fortiori le plateau rotatif) peut être incliné d'un angle compris entre 0 et 20° par rapport à une direction radiale de l'arbre d'entraînement.
Conformément à une mise en œuvre de l'invention, la pompe à barillet peut comporter un moyen de commande de l'inclinaison du plateau à inclinaison variable. Par exemple, ce moyen de commande peut comporter un système roue et vis sans fin.
Selon un aspect de l'invention, le barillet peut être réalisé en deux parties, une première partie étant destinée au guidage, et la deuxième partie étant destinée à l'étanchéité.
La figure 3 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un schéma cinématique d'une pompe à barillet rotatif selon un mode de réalisation de l'invention. La pompe à barillet rotatif 1 comporte un arbre d'entraînement 5. La rotation de l'arbre d'entraînement 5 est réalisée par une source extérieure non représentée, par exemple une machine électrique et une boîte de vitesses. L'arbre d'entraînement 5 est en rotation par rapport au carter 15. De plus, l'arbre d'entraînement 5 entraîne en rotation le barillet 6 qui comporte des chambres de compression 4.
L'arbre d'entraînement 5 entraîne également un plateau mobile 2 au moyen d'une liaison rotule à doigt 9.
La pompe 1 comporte en outre un plateau à inclinaison variable 7, qui, mis à part son réglage de l'inclinaison, est fixe par rapport au carter 15. Le moyen de réglage de l'inclinaison du plateau à inclinaison variable 7 n'est pas représenté.
Le plateau mobile 2 est en liaison pivot par rapport au plateau à inclinaison variable 7 autour de l'axe du plateau à inclinaison variable 7.
La pompe 1 comporte un piston 3 animé d'un mouvement de translation (mouvement de va et vient) au sein d'une chambre de compression 4.
Le mouvement de va et vient du piston 3 est réalisé au moyen d'une bielle 8 qui relie le plateau mobile 2 et le piston 3 au moyen de liaisons rotules. Ce mouvement de va et vient du piston 3 au sein de la chambre de compression 4 permet de pomper le fluide.
La figure 4 illustre, schématiquement et de manière non limitative, un dispositif pour former une liaison rotule à doigt selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif 10 est une pièce de révolution autour de l'axe XX. Le dispositif 10 est creux, et comporte une surface interne 1 1 cylindrique. La surface interne 1 1 comporte une rainure 14. La section de la rainure 14 est sensiblement rectangulaire. Le dispositif 10 comporte une surface externe 12 ayant la forme sensiblement d'une sphère tronquée à ses deux extrémités, la troncature étant réalisée au niveau de deux plans perpendiculaires à l'axe XX. La surface externe 12 comporte une pluralité de cannelures bombées 13, dans le cas illustré neuf cannelures bombées 13. Les cannelures bombées 13 ont une surface externe sensiblement parallèle à la surface externe 12 du dispositif. Il s'agit de cannelures 13 à développantes de cercle.
La figure 5 illustre, schématiquement et de manière non limitative la liaison pivot entre les deux plateaux (mobile et à inclinaison variable). La figure 5 est une vue en coupe selon un plan contenant l'axe de l'arbre d'entraînement 5. Sur cette figure sont représentés le plateau à inclinaison variable 7, le plateau mobile 2, et des bielles 8. Les bielles 8 sont en liaison rotule dans le plateau mobile 2 sans patins frottants.
L'axe YY représente l'axe du plateau à inclinaison variable 7. Le plateau mobile 2 est en liaison pivot sur le plateau à inclinaison variable 7 autour de l'axe YY d'inclinaison du plateau à inclinaison variable 7. Ainsi, l'inclinaison du plateau mobile 2 est identique à l'inclinaison du plateau à inclinaison variable 7. Cette liaison pivot est formée d'une butée à rouleaux coniques 16 et d'un roulement à billes 18.
Le plateau mobile 2 comporte deux épaulements externes 20 et 22 pour l'agencement de la butée à rouleaux coniques 16 et du roulement à billes 18. L'épaulement 20 avec le diamètre le moins important est destiné à recevoir la butée à rouleaux coniques 16 et est situé du côté du plateau mobile 2 éloigné des bielles 8. De plus, l'épaulement 22 avec le diamètre le plus important est destiné à recevoir le roulement à billes 18, et est situé à proximité du côté du plateau mobile 2 proche des bielles 8.
En outre, le plateau à inclinaison variable 7 comporte deux épaulements internes 19 et 21 pour l'agencement de la butée à rouleaux coniques 16 et du roulement à billes 18.
L'épaulement 19 avec le diamètre le moins important est destiné à recevoir la butée à rouleaux coniques 16, et est situé vers le centre du plateau à inclinaison variable 7. De plus,
l'épaulement 21 avec le diamètre le plus important est destiné à recevoir le roulement à billes 18, et est situé sur côté du plateau à inclinaison variable 7 proche du plateau mobile 2.
La figure 5 illustre en outre le dispositif pour former une rotule à doigt 10. Ce dispositif 10 est conforme au dispositif pour former une rotule à doigt illustré à la figure 4. Le dispositif 10 est monté sur l'arbre d'entraînement 5 au moyen d'une clavette 17.
L'invention concerne également l'utilisation de la pompe selon l'invention pour une opération de forage, en particulier pour l'injection de boues de forage dans un puits de forage. En effet, la pompe selon l'invention est bien adaptée à cette utilisation, par sa flexibilité, sa compacité, et sa résistance aux hautes pressions.
Par exemple la pompe selon l'invention peut être dimensionnée pour fonctionner jusqu'à des pressions de l'ordre de 1500 bars, c'est-à-dire 150 MPa. En outre, la pompe selon l'invention peut être dimensionnée pour fonctionner à des débits variant de 30 à 600 m3/h.
Claims
Revendications
1 ) Pompe à barillet comprenant un carter (15), et comprenant au sein dudit carter (15) :
- un arbre d'entraînement (5),
- un bloc cylindre (6) comportant au moins deux chambres de compression (4) réparties circonférentiellement, ledit bloc cylindre (6) étant entraîné par ledit arbre d'entraînement (5),
- un plateau mobile (2),
- au moins deux pistons (3) en translation respectivement dans lesdites chambres de compression (4) dudit bloc cylindre (6), lesdits pistons (3) étant entraînés par ledit plateau mobile (2) au moyen de bielles (8),
caractérisé en ce que ledit plateau mobile (2) est entraîné par ledit arbre d'entraînement (5), et en ce que ladite pompe à barillet (1 ) comporte un plateau à inclinaison variable (7) par rapport audit arbre d'entraînement (5), ledit plateau mobile (2) étant en liaison pivot par rapport audit plateau à inclinaison variable (7) autour de l'axe (YY) dudit plateau à inclinaison variable (7).
2) Pompe selon la revendication 1 , dans laquelle ladite liaison pivot entre ledit plateau mobile (2) et ledit plateau à inclinaison variable (7) est formé de moyens pour supporter les charges et de moyens pour tenir l'ensemble des deux plateaux.
3) Pompe selon la revendication 2, dans laquelle ladite liaison pivot entre ledit plateau mobile (2) et ledit plateau à inclinaison variable (7) est formée d'une butée à rouleaux coniques (16) et d'un roulement à billes (18). 4) Pompe selon la revendication 3, dans laquelle ladite butée à rouleaux coniques (16) est disposée entre un épaulement externe (20) dudit plateau mobile (2) et un épaulement interne (19) dudit plateau à inclinaison variable (7).
5) Pompe selon l'une des revendications 3 ou 4, dans laquelle ledit roulement à billes (18) est disposé entre un épaulement externe (22) dudit plateau mobile (2) et un épaulement interne (21 ) dudit plateau à inclinaison variable (7).
6) Pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit plateau mobile (2) est entraîné par ledit arbre d'entraînement (5) par une rotule à doigt (9).
7) Pompe selon la revendication 6, dans laquelle ladite rotule à doigt (9) comporte un dispositif (10) pour former une liaison rotule à doigt sous forme d'une pièce de révolution
creuse comprenant une surface interne (1 1 ) sensiblement cylindrique et une surface externe (12) ayant sensiblement la forme d'une sphère tronquée à ses deux extrémités, et dans laquelle ladite surface interne (1 1 ) comporte au moins une rainure (14) ou une cannelure femelle, et en ce que ladite surface externe (12) comporte au moins une cannelure bombée (13).
8) Pompe selon la revendication 7, dans laquelle le dispositif (10) pour former une liaison rotule à doigt est monté sur ledit arbre d'entraînement (5) au moyen d'une clavette (17) ou d'un arbre cannelé, et ledit plateau mobile (2) est monté sur ledit dispositif (10) au moyen d'au moins une rainure coopérant avec ladite au moins une cannelure bombée (13).
9) Pompe selon l'une des revendications 6 ou 7, dans laquelle ledit plateau mobile (2) comporte une surface interne partiellement sphérique.
10) Pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ladite pompe à barillet (1 ) comporte un moyen de commande de l'inclinaison dudit plateau à inclinaison variable.
1 1 ) Pompe selon la revendication 10, dans laquelle ledit moyen de commande de l'inclinaison comporte un système roue et vis sans fin.
12) Pompe selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdites bielles (8) sont liées audit plateau mobile (2) sans patins frottants. 13) Utilisation de ladite pompe à barillet (1 ) selon l'une des revendications précédentes pour une opération de forage, en particulier pour l'injection de boues de forage dans un puits de forage.
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