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Patent Searching and Data


Title:
POSITIVE DISPLACEMENT PUMP WITH IMPROVED CLEANING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/115890
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a positive displacement pump (1) comprising: - a pipe (2) having a first end (21) secured to a transmission area (3) and a second end (22) ending in a cylinder (24) secured to a discharge area (4), the pipe (2) comprising a suction opening (23) and the discharge area comprising a discharge opening (41), - a drive shaft (5) with one end (53) situated at the cylinder (24), - a piston (6) pressed against the cylinder (24) by elastic means (7) so as to prevent fluid from moving between the pipe (2) and the discharge area (4), in which the pump (1) further comprises means (8, 9) for moving the piston elastically away from the cylinder (24) and keeping it at a predetermined distance from same. It also concerns a method for cleaning this pump.

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Inventors:
BARIAU, Fabrice (52 rue du Commandant Dumetz, Arras, 62000, FR)
BESNIER, Yann (6 allée du Marjolet, Lindry, 89240, FR)
Application Number:
FR2018/052748
Publication Date:
June 20, 2019
Filing Date:
November 07, 2018
Export Citation:
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Assignee:
MOUVEX (2 rue des Caillottes, ZI Plaine des Isles, Auxerre, 89000, FR)
International Classes:
F04C15/00
Domestic Patent References:
WO1997036107A11997-10-02
WO1997036107A11997-10-02
Foreign References:
US1497050A1924-06-10
Attorney, Agent or Firm:
NOVAGRAAF TECHNOLOGIES (16 rue Gambetta, Besançon, 25000, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Pompe (1) volumétrique à piston excentré comprenant :

Une tubulure (2) présentant une première extrémité (21) solidaire d'une zone de transmission (3) et une deuxième extrémité (22) se terminant par un cylindre (24) solidaire d'une zone de refoulement (4), la tubulure (2) comprenant une ouverture d'aspiration (23) et la zone de refoulement comprenant une ouverture de refoulement (41),

Un arbre d'entrainement (5) s'étendant entre la zone de transmission 3 et la tubulure avec un bout (53) située au niveau du cylindre (24),

un piston (6) agencé dans la zone de refoulement (4) et monté coulissant au bout (53) de l'arbre (5) en étant plaqué contre le cylindre (24) par des moyens élastiques (7) de manière à bloquer un déplacement de fluide entre la tubulure (2) et la zone de refoulement (4), caractérisée en ce que la pompe (1) comprend en outre des moyens (8, 9) pour écarter élastiquement le piston du cylindre (24) et le maintenir à une distance prédéterminé de celui-ci.

2. Pompe (1) selon la revendication 1, où ladite distance prédéterminée est comprise entre 2mm et 10mm.

3. Pompe (1) selon l'une des revendication 1 ou 2, comprenant en outre une manchette (8) agencée dans la tubulure (2) autour de l'arbre (5) et comprenant au moins un soufflet métallique (81, 82), laquelle est fixée étanchement par des premiers moyens de fixation (83) à la première extrémité (21) de la tubulure (2) et par des deuxièmes moyens de fixation (84) audit bout (53) de l'arbre, de manière à empêcher la transmission de fluides de la tubulure (2) vers l'arbre (5) .

4. Pompe (1) selon la revendication 3, dans laquelle les moyens permettant d'écarter le piston (6) du cylindre (24) sont des moyens pneumatiques (9) agencés pour mettre sous pression la manchette ( 8 ) .

5. Pompe (1) selon la revendication 4, dans laquelle les moyens pneumatiques comprennent un pot de pressurisation (9) communiquant avec la manchette via la zone de transmission (3), ledit pot de pressurisation (9) comprend une huile et est destiné à être relié à une source d'air comprimé.

6. Pompe (1) selon la revendication 5, dans laquelle le pot de pressurisation (9) comprend des moyens de restriction (91) agencés pour restreindre le passage de fluide du pot à la zone de transmission et inversement.

7. Pompe (1) selon la revendication 6, dans laquelle les moyens de restriction (91) comprennent un étrangleur d'huile.

8. Pompe (1) selon l'une des revendications 1 à 7 dans laquelle les moyens élastiques fixant le piston (6) au bout (53) de l'arbre (5) comprennent au moins un ressort axial (71) .

9. Pompe (1) selon la revendication 8, comprenant au moins une butée (72, 73) agencée pour protéger le ressort axial.

10. Procédé de nettoyage d'une pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel les moyens permettant d'écarter élastiquement le piston (6) du cylindre (24) sont mis en œuvre, puis un fluide de nettoyage est circulé entre l'ouverture d'aspiration (23) et l'ouverture de refoulement (41) .

Description:
POMPE VOLUMETRIQUE A NETTOYAGE AMELIORE

Domaine technique

L'invention se rapporte au domaine des pompes, en particulier aux pompes volumétrique à piston excentré. Plus particulièrement, l'invention porte sur une pompe comprenant des moyens permettant un nettoyage en place (NEP) amélioré.

État de la technique

Dans certains domaines industriels, par exemple l'industrie alimentaire, les pompes sont nettoyées sans démontage. Une pompe annexe envoie un liquide de nettoyage qui travers la pompe. Ce procédé est nommé Nettoyage En Place (NEP) .

Les pompes volumétriques sont parmi les pompes susceptibles d'être nettoyées par ce procédé.

Une pompe volumétrique à piston excentré comprend généralement un cylindre comprenant une ouverture d'aspiration et partageant une extrémité avec une zone de refoulement. Au niveau de cette extrémité un piston est monté coulissant sur le bout d'un arbre d'entrainement et est plaqué par des moyens de plaquage, tels que des ressorts, contre le cylindre bloquant ainsi le passage de fluide.

Lors d'un nettoyage NEP la pression générée par la pompe annexe permet de décoller le piston du cylindre et en conséquence le passage d'un débit de liquide de nettoyage. Cependant, la résistance des moyens de plaquage réduit la distance de ce décollement induisant ainsi des pertes de charge dans l'installation qui empêche le passage de l'intégralité du débit de nettoyage à travers la pompe.

Cet effet est particulièrement accentué dans les pompes volumétriques à piston excentré comprenant une manchette entourant l'arbre et formées de soufflets dont l'intérieur reste à la pression atmosphérique. Une telle manchette étant soumise extérieurement à la pression du liquide de nettoyage, elle exerce alors un effort dans la même direction et le même sens que les moyens de plaquage. L'action combinée des moyens de plaquage et de la manchette sur le piston diminue donc davantage la distance de décollement entre le cylindre et le piston et augmente de ce fait la perte de charge générée par la pompe.

Pour limiter ces pertes de charge, il est généralement nécessaire d' installer un réseau de tuyauterie externe avec une vanne pour dévier une partie du débit de nettoyage qui est supérieur au débit maximum de la pompe. Ceci rend donc l'installation et le nettoyage en place complexes.

L'objectif de la présente invention est de proposer une pompe volumétrique permettant un nettoyage en place simplifié ainsi qu'un procédé de nettoyage d'une telle pompe.

Description de l ' invention

À cet effet, l'invention a pour objet une pompe volumétrique à piston excentré comprenant :

- Une tubulure présentant une première extrémité solidaire d'une zone de transmission et une deuxième extrémité se terminant par un cylindre solidaire d'une zone de refoulement, la tubulure comprenant une ouverture d' aspiration et la zone de refoulement comprenant une ouverture de refoulement,

- Un arbre d'entrainement s'étendant entre la zone de transmission et la tubulure avec un bout située au niveau du cylindre, et

- un piston agencé dans la zone de refoulement et monté coulissant au bout de l'arbre en étant plaqué contre le cylindre par des moyens élastiques de manière à bloquer un déplacement de fluide entre la tubulure et la zone de refoulement . Selon l'invention, la pompe comprend en outre des moyens pour écarter élastiquement le piston du cylindre et le maintenir à une distance prédéterminée de celui-ci.

En bloquant le piston en position décollée du cylindre, la pompe se comporte comme une vanne ouverte et il n'y plus besoin d'installer un System de dérivation. L'intégralité du débit de nettoyage peut donc passer de l'aspiration au refoulement. En conséquence, la perte de charge devient très faible et le nettoyage NEP est simplifié.

Avantageusement, la distance prédéterminée est comprise entre 2 et 10mm.

Cette distance déterminée expérimentalement et par des simulations comme distance suffisante pour que l'intégralité du débit de nettoyage traverse la pompe. Cette variation de la distance est fonction de la taille de la pompe.

Selon un exemple de réalisation, la pompe comprend en outre une manchette agencée dans la tubulure autour de l'arbre. Cette manchette comprend au moins un soufflet métallique, laquelle est fixée étanchement par des premiers moyens de fixation à la première extrémité de la tubulure et par des deuxièmes moyens de fixation audit bout de l'arbre, de manière à empêcher la transmission de fluides de la tubulure vers l'arbre.

Avantageusement, les moyens permettant d'écarter le piston du cylindre sont des moyens pneumatiques agencés pour mettre sous pression la manchette.

De cette manière, la partie interne de la manchette est mise en pression, ce qui permet de décoller suffisamment le piston du cylindre et le maintenir à distance de lui.

Avantageusement, les moyens pneumatiques comprennent un pot de pressurisation communiquant avec la manchette via la zone de transmission, ledit pot de pressurisation comprenant une huile et est destiné à être relié à une source d'air comprimé.

Le pot de pressurisation permet de remplir intégralement la zone de transmission, il est également rempli partiellement de sorte que le niveau d'huile se trouve dans le pot de pressurisation. Ensuite, en branchant ce pot de pressurisation à une source de d'air comprimé, la pression pneumatique résultante agit sur cette surface d'huile comme sur un piston.

Le volume d'huile est donc transféré du pot de pressurisation vers la zone de transmission puis vers la manchette. L'accroissement du volume de la manchette permet de l'allonger et de ce fait de faire coulisser le piston de sorte à l'écarter du cylindre. La distance de cet écartement peut être ajustée en ajustant la pression dans le pot de pressurisation.

En outre, en maintenant la pression dans le pot de pressurisation, la distance entre le cylindre et le piston est également maintenu sensiblement fixe. De cette manière, lorsque le liquide de nettoyage est circulé entre l'aspiration et le refoulement la perte de charge devient très faible.

Avantageusement, le pot de pressurisation comprend des moyens de restriction agencés pour restreindre le passage de fluide du pot à la zone de transmission et inversement.

A titre d'exemple, les moyens de restriction peuvent comprendre un étrangleur d'huile, une électrovanne pilotable.

Cette restriction de passage d'huile vers la transmission et inversement a pour effet de maintenir le piston décollé du cylindre lors de pics de pression autour du soufflet susceptibles d'être générés lors de la circulation du liquide de nettoyage. En effet, ces moyens de restriction permettent un déplacement lent d'huile entre le pot de pressurisation et la zone de transmission, empêchant ainsi tout changement brutal du volume de la manchette.

Avantageusement, les moyens élastiques fixant le piston au bout de l'arbre comprennent au moins un ressort axial. Ce ressort, sert à plaquer le piston contre le cylindre, en particulier lors des phases d'amorçage. Pendant les phases de pompage, la pression de refoulement contribue également au plaquage du piston contre le cylindre.

Un tel ressort, peut par exemple, être formé d'un ensemble de rondelle ressort.

Avantageusement, la pompe comprend au moins une butée agencée pour protéger le ressort axial. En particulier, lors des phases ou la zone de transmission est pressurisée.

L' invention porte également sur un procédé de nettoyage d'une pompe conforme aux moins à l'une des pompes décrite précédemment dans lequel les moyens permettant d'écarter élastiquement le piston du cylindre sont mis en œuvre, puis un fluide de nettoyage est circulé entre l'ouverture d'aspiration et l'ouverture de refoulement.

Brève description des figures

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif, non limitatif, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :

la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'une pompe selon un exemple de réalisation préféré de l'invention ;

la figure 2 représente une vue zoomée du bout d' arbre de transmission d'une pompe volumétrique connue ;

la figure 3 une vue similaire à celle de la figure 2 sur une pompe conf "orme à un mode de réalisation de 1 ' invention . détaillée

La figure 1 représente une pompe 1 volumétrique piston excentré conforme à l'invention telle que vue en coupe longitudinale .

La pompe 1 comprend une tubulure 2 ayant une première extrémité 21 et une deuxième extrémité 22 ainsi qu'une ouverture d'aspiration 23.

La première extrémité 21 est solidaire d'une zone de transmission 3 qui comprend des moyens de transmission de la pompe 1. La deuxième extrémité 22 comprend un cylindre 24 et est solidaire d'une zone de refoulement 4 qui comprend une ouverture de refoulement 41.

Un arbre de d'entrainement 5 s'étend de la zone de transmission 3 dans la tubulure 2. Le bout 53 de l'arbre 5 est situé au niveau du cylindre 24.

Comme cela est visible sur la figure 1, dans cet exemple de réalisation, une manchette 8 est agencée dans le cylindre 2 autour de l'arbre 5. La manchette 8 comprend un soufflet métallique en deux parties 81, 82, par exemple en acier. La manchette 8 est fixée étanchement par des premiers moyens de fixation 83 à la première extrémité 21 de la tubulure 2 et par des deuxièmes moyens de fixation 84 au bout 53 de l'arbre. Une telle manchette est en soi connue de l'Homme du métier. Elle est par exemple décrite en détail dans le document WO97/36107.

Un piston 6 est agencé dans la zone de refoulement 4 et monté coulissant au bout 53 de l'arbre 5 et maintenu par un ressort axial 7 qui le plaque contre le cylindre 24 de manière à bloquer tout déplacement de fluide entre la tubulure 2 et la zone de refoulement 4.

Les deuxièmes moyens de fixation 84 de la manchette, sont également solidaires du piston et peuvent donc coulisser sur le bout 53 de l'arbre 5 en même temps que le piston. Le fonctionnement d'une telle pompe, hors nettoyage, est également connu de l'Homme du métier.

Lors d'un nettoyage en place NEP, la pompe pouvant être à l'arrêt ou en rotation, une pompe annexe, non représentée, est branchée à l'ouverture d'aspiration 23 pour envoyer un liquide de nettoyage destiné à travers la pompe et sortir de l'ouverture de refoulement 41.

Comme expliqué ci-dessus, avec les méthodes de nettoyage classiques, des pertes de charge sont dues à l'action du ressort axial 7 et du soufflet 8 limitant le déplacement du piston 6 par rapport au cylindre 2 sous l'effet de la pression du liquide de nettoyage .

Pour résoudre ce problème, la pompe 1 selon l'invention comprend des moyens pour écarter le piston 6 du cylindre 2 et le maintenir à une distance prédéterminé de celui-ci pour permettre un déplacement du fluide de nettoyage entre la tubulure 2 et la zone de refoulement 4.

Plus particulièrement, la pompe selon l'invention et telle que représentée par la figure 1, comprend un pot de pressurisation 9 communiquant avec la zone de transmission 3.

Dans les pompes connues, la transmission est rempli d'huile de lubrification jusqu'à un certain niveau.

L'ajout du pot de pressurisation 9 à la pompe 1 permet de remplir intégralement la zone de transmission 3 en huile et le niveau d'huile remonte jusqu'à un certain niveau dans le pot de pressurisation 9.

Lors d'un nettoyage NEP de la pompe, le pot de pressurisation 9 est branché à une source d'air comprimé, non représentée. Des moyens de contrôle permettent de contrôler la pression pneumatique générée par l'air comprimé qui agit sur la surface d'huile comme sur un piston.

Le volume d'huile est donc transféré du pot de pressurisation vers la zone de transmission puis vers la manchette. L'accroissement du volume de la manchette permet de l'allonger et faire coulisser le piston pour l'écarter du cylindre. La distance de cet écartement peut être ajustée en ajustant le niveau de pression dans le pot de pressurisation .

En outre, en maintenant la pression dans le pot de pressurisation, la distance entre le cylindre et le piston est également maintenu sensiblement fixe.

Ainsi, le liquide de nettoyage peut passer intégralement de l'aspiration au refoulement avec une perte de charge réduite.

La distance suffisante est dépendante de la taille de la pompe. Elle se situe de préférence entre 2 et 10 mm.

En outre, le pot de pressurisation 9 comprend des moyens de restriction 91 permettant de contrôler le déplacement d'huile entre le pot de pressurisation 9 et la zone de transmission.

Dans, l'exemple de la figure 1, les moyens de restriction 91 comprennent un étrangleur d'huile.

Dans des variantes non illustrées, les moyens de restriction 91 peuvent être différents, par exemple une électrovanne pilotable.

Le contrôle de passage d'huile permet de maintenir le piston décollé du cylindre lors de pics de pression autour du soufflet susceptibles d'être générés lors de la circulation du liquide de nettoyage.

Les figures 2 et 3 représentent un zoom sur le bout 53 d' arbre 5 respectivement dans une pompe connue et dans une pompe améliorée selon l'invention.

Comme cela se voit sur les figures 2, 3 le deuxième moyens de de fixation 84, 84', est solidaire du piston 6, le ressort axial 71 agit sur l'extrémité 840, 840' du deuxième moyens de de fixation 84, 84' pour plaquer le piston 6 contre le cylindre 24. Dans le cas de la figure 2, lorsque le volume de la manchette 8 augmente, le piston 6 et le deuxième moyen de fixation 84' coulissent de sorte que le piston 6 s'écarte du cylindre 24. Sous l'effet de la pression qui augmente dans la manchette, l'extrémité 840' écrase les spires du ressort, ou les rondelles dans le cas de rondelles ressort, et peut donc induire leur cassure .

Pour protéger, le ressort 71 de la cassure, la pompe représentée en figure 3 prévoit une butée composée de deux parties 72, 73, solidaires respectivement de l'extrémité 840 du deuxième moyen de fixation 84 et du bout 53 de l'arbre 5. Ainsi, lorsque les deux parties 72, 73 de la butée sont en contact, le déplacement piston est stoppé et la pression sur le ressort n'augmente pas.

L'invention n'est évidemment pas limitée aux exemples illustrés. Dans des variantes non représentés, la pompe peut ne pas comporter de manchette. Les moyens pour écarter le piston 6 du cylindre 2 et le maintenir à une distance prédéterminée peuvent être différents, par exemple, des moyens mécaniques commandés .

L' invention porte également sur un procédé de nettoyage d'une pompe 1 selon l'invention comprenant au moins une partie des caractéristiques décrites ci-dessus, dans lequel les moyens permettant d'écarter élastiquement le piston 6 du cylindre24 sont mis en œuvre, puis un fluide de nettoyage est circulé entre l'ouverture d'aspiration 23 et l'ouverture de refoulement 41.