Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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PROCEDE DE FABRICATION DE STATOR DE POMPE MOINEAU ET
STATOR AINSI OBTENU
La présente invention se situe dans le domaine des
pompes à engrenage du type pompe Moineau, dites aussi
pompes à cavités progressives, et elle concerne plus
particulièrement des perfectionnements apportés dans la
fabrication et la structure des stators de telles pompes,
ces stators comportant une cavité statorique de forme
hélicoïdale et d'étendue générale axiale à l'intérieur
d'un corps allongé.
Compte tenu de la forme très complexe de la cavité
statorique de ce type de pompe, le stator est
habituellement constitué en élastomère moulé enfermé dans
un carter rigide. Un tel agencement donne satisfaction
dans de nombreuses applications pour lesquelles la
température du produit à déplacer reste inférieure à
140°C, température maximale acceptable sans endommagement
par l'élastomère, et pour lesquelles aussi le produit à
déplacer est chimiquement compatible avec l'élastomère.
Par contre, des stators ainsi constitués ne
peuvent pas convenir notamment
- si la température du produit à déplacer est
supérieure à 140°C, ce qui est le cas par
exemple dans les exploitations pétrolières où
l'extraction des produits épais nécessite leur
ramollissement préalable par injection de
vapeur à des températures de l'ordre de 200 à
250°C,
- si le produit à déplacer n'est pas chimiquement
inerte vis à vis de l'élastomère (produits
acides ou solvants par exemple),
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- dans les installations alimentaires où les
pièces au contact du produit doivent être en
métal inerte (par exemple acier inoxydable),
- si des produits circulant dans la pompe
$ successivement présentent des températures
respectives très différentes (fonctionnements
de très basse à très haute température avec la
même hydraulique de pompe ; phase de nettoyage
en place dans les installations alimentaires ;
sanitation à la vapeur).
On a certes déjà tenté de fabriquer des stators
métalliques afin de remédier aux inconvénients précités.
Toutefois, il s'est alors agit de stators métalliques
massifs dont la cavité de forme complexe a été excavée
dans un bloc en métal avec mise en oeuvre de moyens
d'usinage très complexes et lents. Ces fabrications se
sont révélées très onéreuses de sorte que les stators
métalliques massifs n'ont jamais fait l'objet d'une mise
en aeuvre industrielle étendue et sont demeurés à un stade
de quasi-prototypes (dans l'industrie alimentaire
notamment ) .
Or seule la mise en oeuvre de cavités statoriques
métalliques peut permettre de surmonter les inconvénients
précités dans divers domaines de l'industrie, à condition
toutefois que le coût de tels stators à cavité métallique
ne soit pas prohibitif.
C'est en particulier le cas pour des pompes
Moineau agencées conformément aux enseignements du
document FR 2 756 018, pompes qui sont destinées à
l'extraction pétrolière en puits profond dans une ambiance
à température élevée exigeant que le rotor et le stator,
tous deux métalliques, soient constitués de manière qu'un
jeu positif approximativement constant soit maintenu entre
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eux sur une large plage de températures jusqu'à environ
300°C.
Certes, on connaît déjà, d'après le document FR-A-
2 794 498, une structure et un procédé de fabrication d'un
stator de pompe Moineau dans lequel la cavité statorique
est constituée par un élément tubulaire qui peut être
métallique. Toutefois, du point de vue structurel, ce
stator connu est de type composite . l'élément tubulaire
métallique définissant la cavité statorique est solidarisé
à un carter extérieur par l'intermédiaire d'un matériau
élastique (tel qu'un élastomère) remplissant l'intervalle
annulaire entre l'élément tubulaire métallique et le
carter ; au surplus l'élément tubulaire est dimensionné de
manière que, sous l'action du matériau élastique de
remplissage, il applique et/ou conserve une contrainte sur
le rotor de la pompe.
Un stator ainsi agencé restreint le domaine
d'utilisation de la pompe, d'une part, en raison du
serrage du rotor par le stator (qui exclut les pompes pour
produits abrasifs ou très visqueux - tels que les pétroles
lourds -) et, d'autre part, en raison de la présence du
matériau de remplissage tel qu'un élastomère (qui exclut
les pompes destinées à fonctionner dans des ambiances à
températures élevées - telles que les pompes d'extraction
de pétrole en puits profonds -).
Au surplus, la présence de trois parties
constitutives principales (élément tubulaire formant
cavité statorique, carter, matériau de remplissage)
conduit à un coût relativement élevé.
Pour ce qui est maintenant du procédé de
fabrication de ce stator connu, il consiste à disposer un
tronçon tubulaire métallique, avec un noyau introduit à
l'intérieur de celui-ci, dans un carter ; puis à appliquer
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une pression sur l'extérieur du tronçon tubulaire
métallique de manière à le déformer pour lui faire épouser
la forme du noyau, ladite pression pouvant provenir d'un
fluide sous pression introduit dans l'espace annulaire
entre le tronçon tubulaire et le carter ; et enfin à
retirer le mandrin et à remplir l'espace annulaire entre
l'élément tubulaire formant cavité statorique et le carter
avec un matériau élastique adapté pour que ledit élément
tubulaire applique et/ou conserve une contrainte sur le
rotor .
Un tel procédé présente ou induit plusieurs
inconvénients qui, là encore, limitent le domaine d'emploi
des pompes équipées des stators obtenus.
Un premier inconvénient réside dans le fait que le
processus de déformation, notamment par voie hydraulique,
du tronçon tubulaire initial est mené à l'intérieur du
carter du stator qui sert ainsi de chambre de pression. I1
est alors nécessaire de surdimensionner le carter afin
qu'il puisse résister mécaniquement aux pressions de
formage, alors qu'ensuite ce surdimensionnement devient
inutile lors du fonctionnement de la pompe.
Inversement, si l'on souhaite éviter un
surdimensionnement excessif (et ensuite inutile) du
carter, il est nécessaire de limiter les pressions de
formage. Ceci implique que le processus connu doit être
limité à la déformation de tronçons tubulaires ayant des
épaisseurs de paroi assez faibles, conduisant à des
éléments tubulaires formant cavité statorique qui
présentent une relative déformabilité. Cette déformabilité
est exploitée dans le type de pompe visé dans le document
considéré puisque le stator enserre élastiquement le
rotor. Mais dans d'autres types de pompes où il est
requis, entre stator et rotor, un jeu que l'on souhaite
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maintenir aussi constant que possible, une telle
déformabilité constituerait un handicap rédhibitoire.
C'est également, en partie, pour réguler cette
déformabilité de l'élément tubulaire métallique qu'il est
5 nécessaire de prévoir l'ajout d'un matériau élastique de
remplissage procurant un support continu, sur toute sa
longueur, de l'élément tubulaire.
Enfin, eu égard à la forme complexe de l'élément
tubulaire métallique finalement obtenu par ce processus de
formage sous pression notamment hydraulique, il faut
souligner que la déformation radiale du tronçon tubulaire
initial n'est pas homogène et varie considérablement selon
les emplacements. De ce fait, le formage de l'élément
tubulaire métallique formant cavité statorique directement
et en une seule passe à partir du tronçon tubulaire
initialement cylindrique de révolution limite, là encore,
ce processus au traitement des pièces ayant des parois
d'assez faibles épaisseurs.
L'invention a donc pour but de remédier
simultanément aux divers inconvénients énoncés plus haut
et de proposer des perfectionnements dans la fabrication
et la structure des stators de pompe Moineau qui soient de
nature à donner satisfaction aux diverses exigences de la
pratique, notamment pour ce qui concerne la rigidité de la
cavité statorique, la simplicité structurelle du stator et
la conduite du processus de fabrication.
A ces fins, selon un premier de ses aspects,
l'invention propose un procédé original de fabrication
d'un stator de pompe à engrenage du type pompe Moineau,
comportant une cavité statorique d'étendue générale axiale
à l'intérieur d'un corps allongé, consistant à fabriquer
ladite cavité statorique à partir d'un tube métallique
cylindrique de révolution à paroi rigide, procédé qui,
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étant conforme à l'invention, se caractérise en ce qu'il
comprend les étapes qui suivent .
- une étape préliminaire de formage mécanique au
cours de laquelle ledit tube métallique cylindrique de
révolution est déformé de manière à préformer une ébauche
approchant, intérieurement, la forme et les dimensions de
la cavité statorique souhaitée,
- puis une étape de formage définitif au cours de
laquelle on soumet ladite ébauche à un processus
d'hydroformage, menée à l'intérieur d'une enceinte
d' hydroformage, sur une forme de moulage pour obtenir un
élément tubulaire métallique rigide formant cavité
statorique ayant sa forme et ses dimensions intérieures
exactes telles que soit défini, après assemblage du stator
avec un rotor, un jeu positif avec le rotor,
- et enfin une étape de montage de l'élément
tubulaire métallique formant cavité statorique à
l'intérieur d'une enveloppe externe formant carter, avec
la solidarisation d'au moins les extrémités de l'élément
tubulaire métallique à ladite enveloppe.
Grâce à la mise en oeuvre du procédé conforme à
l'invention, il est possible de réaliser un élément
tubulaire métallique formant cavité statorique qui possède
une paroi d'épaisseur relativement importante et qui, de
ce fait, est parfaitement rigide et autoportant . cet
élément tubulaire peut n'être solidarisé au carter que par
ses extrémités, d'où une grande simplicité de montage et
un moindre coût et on est assuré du maintien du jeu entre
rotor et stator sur toute la longueur de la pompe.
Malgré l'épaisseur relative du tube initial (par
exemple de l'ordre de 3,5 mm pour un diamètre de l'ordre
de 65 mm), on est en mesure d'obtenir un élément tubulaire
satisfaisant à toutes les exigences requises, malgré les
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insuffisances individuelles des processus mis en oeuvre .
le formage mécanique préliminaire permet de provoquer des
déformations radiales locales importantes malgré
l'épaisseur notable de la paroi à déformer, mais sans
qu'il soit possible de parvenir à une grande précision de
forme ; au contraire, le processus d'hydroformage sous
très haute pression (par exemple de l' ordre de 4000 x 105
Pa) permet d'aboutir à un formage précis sur noyau, mais à
condition que l'amplitude de la déformation radiale
localisée soit relativement réduite.
La combinaison des deux processus de déformation
mécanique et d'hydroformage, menées en deux étapes
successives, permet de recueillir leurs avantages
individuels et d'écarter leurs inconvénients, et donc de
parvenir à fabriquer, dans des conditions économiques, un
stator à cavité métallique qui puisse entrer dans la
constitution de pompes Moineau aptes à fonctionner dans
des conditions difficiles.
Dans un mode de mise en oeuvre possible, l'étape de
préformage conduisant à l'ébauche s'effectue, pâr passes
successives, par des écrasements externes successifs du
tube métallique entre des mors en vis à vis, le tube
métallique et les mors étant déplacés de façon relative
par pas successifs, axialement et en rotation.
Dans un autre mode de mise en oeuvre qui est
préféré, l'étape de préformage conduisant à l'ébauche
s'effectue en déplaçant de façon relative le tube
métallique et au moins deux galets de pression, ledit tube
métallique pouvant notamment être mis en rotation autour
de son axe tandis que les deux galets, appuyés sur le tube
de façon diamétralement opposés, sont déplacés
parallèlement à l'axe dudit tube.
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Quant à l'étape fondamentale terminale mettant en
oeuvre un processus d'hydroformage, elle peut être
effectuée par compression de l'ébauche sur un noyau
disposé à l'intérieur de celle-ci, ce qui conduit à
transférer, par contact direct de la surface externe du
noyau et de la surface interne de l'ébauche, la forme
exacte et les dimensions précises du noyau à la cavité
statorique ; ou bien elle peut être effectuée par
dilatation de l'ébauche à l'intérieur d'un moule, ce qui
implique une bonne maîtrise de la déformation du métal et
un bon contrôle de son épaisseur de manière que la
conformation de la face externe de l'élément tubulaire au
contact du moule se traduise, sur sa face interne, par une
conformation exacte et un dimensionnement précis de la
cavité statorique.
Une fois fabriqué l'élément tubulaire métallique
formant cavité statorique, on introduit celui-ci à
l'intérieur d'une enveloppe tubulaire cylindrique, et on
solidarise les extrémités de la cavité statorique
tubulaire à ladite enveloppe ; puis éventuellement on
remplit l'espace annulaire entre la cavité statorique et
l'enveloppe avec un matériau de remplissage rigide propre
à soulager les organes de fixation en présence de
vibrations.
Pour des applications à des pompes à haute
pression qui nécessitent des stators longs, on fabrique
individuellement au moins deux tronçons de stator comme
exposé plus haut et on les solidarise bout à bout,
notamment par vissage ou soudure.
Selon un second de ses aspects, l'invention
propose un stator de pompe à engrenage du type pompe
Moineau, comportant une cavité statorique d'étendue
générale axiale à l'intérieur d'un corps allongé,
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caractérisé en ce que la cavité statorique est définie par
un élément tubulaire métallique à paroi rigide présentant
intérieurement la forme et les dimensions de la cavité
statorique telles que, après assemblage du stator avec un
rotor, soit défini un jeu positif avec le rotor et obtenu
par mise en oeuvre du procédé et cet élément tubulaire est
solidarisé à un carter extérieur à l'aide de bagues
rigides formant des entretoises de calage qui sont
interposées entre les extrémités dudit élément tubulaire
métallique formant cavité statorique et du carter externe.
Ces bagues forment des flasques de fixation du
stator aux éléments adjacents en amont et en aval ; de
plus dans le cas de la présence d'un carter extérieur, ces
bagues rigides forment des entretoises de calage
interposées entre les extrémités dudit élément tubulaire
métallique formant la cavité statorique et du carter
externe. L'assemblage des bagues avec l'élément tubulaire
métallique formant cavité statorique et, lorsque cela est
le cas, avec le carter externe peut être effectué de toute
façon appropriée, notamment par soudure et/ou vissage.
Selon les applications prévues pour la pompe,
l'intervalle annulaire défini entre l'élément tubulaire
métallique formant la cavité statorique et le carter peut
être rempli d'un matériau de remplissage rigide, par
exemple une résine thermodurcissable ou un ciment, propre
à renforcer la résistance aux vibrations des moyens de
solidarisation entre l'élément tubulaire et le carter.
Grâce aux dispositions de l'invention, on
constitue le stator avec une cavité statorique à paroi
métallique rigide qui est donc apte à répondre aux
exigences spécifiques d'utilisateurs divers tandis que, la
cavité statorique n'étant plus évidée dans un corps
métallique massif, il n'est plus besoin de faire appel,
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pour sa fabrication, à des moyens onéreux et des solutions
technologiques beaucoup plus simples et moins coûteuses
peuvent être mises en oeuvre à cette fin, dont un exemple
particulièrement efficace sera indiqué plus loin.
5 Dans le cas où l'on souhaite disposer d'un stator
de grande longueur (pompe à haute pression), on peut
constituer un tel stator par assemblage bout à bout d'au
moins deux tronçons de stator individuellement constitués
comme indiqué plus haut.
10 Grâce à l'ensemble des dispositions de
l'invention, il est possible de disposer de stators de
pompes Moineau à cavité statorique métallique (par exemple
en bronze de type UE9 ou analogue ou en acier inoxydable
du type 316L ou analogue) qui répondent aux aspirations
d'au moins certains utilisateurs, de tels stators pouvant
être fabriqués en grande série dans des conditions
économiques intéressantes.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la
description détaillée qui suit de certains modes de
réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non
limitatifs.
Dans cette description, on se réfère aux dessins
annexés sur lesquels .
- la figure 1 est une vue simplifiée en coupe
longitudinale d'un mode de réalisation possible d'un
stator constitué conformément à l'invention ;
- la figure 2 est une vue simplifiée en coupe
longitudinale d'un autre mode de réalisation du stator de
la figure 1.
- la figure 3 est une vue simplifiée en coupe
longitudinale d'un stator long, pour pompe à haute
pression, agencé selon l'invention ;
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- la figure 4 est une vue agrandie d'une partie du
dispositif de la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue simplifiée en coupe
longitudinale d'encore un autre mode de réalisation d'un
stator constitué conformément à l'invention ;
- la figure 6 est une vue en perspective d'un
élément tubulaire métallique formant cavité statorique
conforme à l'invention ;
- les figures 7A et 7B sont des vues schématiques
illustrant respectivement deux modes de mise en oeuvre de
l'étape de préformage d'une ébauche tubulaire métallique
conformément à l'invention ;
- la figure 8 est une. vue schématique illustrant
un premier mode de mise en oeuvre de l'étape d'hydroformage
de l'élément tubulaire métallique formant cavité
statorique à partir de l'ébauche préformée à l'étape
illustrée aux figures 7A ou 7B ; et
- la figure 9 est une vue schématique illustrant
un second mode de mise en oeuvre de l'étape d'hydroformage
de l'élément tubulaire métallique formant cavité
statorique à partir de l'ébauche préformée à l'étape
illustrée aux figures 7A ou 7B.
En se reportant tout d'abord à la figure 1, un
mode de réalisation possible de stator pour pompe Moineau,
désigné dans son ensemble par la référence 1, comprend un
carter ou enveloppe rigide externe 2, de forme allongée et
de conformation générale tubulaire, à l'intérieur duquel
est fixé un élément tubulaire métallique 3 à paroi rigide
qui présente intérieurement la forme et les dimensions de
la cavité statorique recherchée.
Une vue agrandie en perspective de l'élément 3 est
donnée à la figure 6, qui donne une représentation plus
précise du profil Moineau, à savoir un engrenage
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hélicoïdal à section transversale quasi-elliptique. A la
figure 6, l'élément 3 est illustré sur une longueur
limitée à un pas P d'enroulement hélicoïdal ; D désigne le
diamètre nominal de l'élément tubulaire 3, et E désigne
l'excentricité.
L'élément tubulaire 3 formant cavité statorique
est constitué en tout métal approprié pour sa constitution
mécanique et pour l'application à laquelle la pompe est
destinée ; le choix du matériau doit être notamment tel
que la cavité statorique métallique et le rotor métallique
qui y est enfermé soient constitués en des matériaux
métalliques respectifs qui présentent des coefficients de
dilatation thermique compatibles afin que toute variation
dimensionnelle de l'un soit accompagnée d'une variation
dimensionnelle sensiblement identique, en amplitude et en
sens, de l'autre afin que soit conservé un jeu positif
approximativement constant sur une grande plage de
températures pouvant aller jusqu'à 300°C pour les pompes
d'extraction pétrolière en puits profond (voir sur ce
point le document FR-A-2 756 018) ; de même, pour des
applications alimentaires, le matériau métallique de la
cavité statorique doit être inerte vis à vis du produit ;
il en est de même par exemple pour le pompage de produits
acides ou basiques.
On pourra, par exemple, constituer l'élément
tubulaire 3 formant cavité statorique en bronze de type
UE9 ou équivalent ; ou bien en acier inoxydable de type
316L ou équivalent.
Comme illustré à la figure 1 ou à la figure 6,
l'élément tubulaire 3 est à paroi relativement épaisse,
c'est-à-dire que l'épaisseur de sa paroi représente
quelques pourcents (par exemple 6 ~) de son diamètre
nominal . l'essentiel est que l'épaisseur de cette paroi
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doit être suffisante pour conférer une excellente rigidité
à l'élément tubulaire 3.
L'élément tubulaire 3 est solidarisé au carter
externe de toute façon appropriée propre à l'obtention
d'un ensemble rigide et d'axe indéformable. Dans l'exemple
de réalisation représenté à la figure 1, des bagues de
calage 4 sont interposées entre les extrémités respectives
de l'élément tubulaire 3 et du carter et fixées
mécaniquement à ceux-ci, notamment par vissage ou
préférentiellement par soudure. Un tel assemblage par
soudure est montré sur la vue partielle agrandie de la
figure 4, sur laquelle on a schématisé en 5 le cordon de
soudure de la bague 4 sur l'extrémité frontale de
l'élément tubulaire 3 et par 6 le cordon de soudure de la
bague 4 avec l'extrémité du carter 2 dans laquelle elle
est partiellement engagée.
Si l'élément tubulaire 3 ainsi agencé ne présente
pas une rigidité longitudinale suffisante, il est
nécessaire de prévoir un ou plusieurs support
20. intermédiaire par mise en place de bagues) de calage
intermédiaire(s).
I1 peut s'avérer intéressant, dans certaines
applications d'utilisation des pompes équipées d'un stator
conforme à l'invention, de profiter de la présence de
l'intervalle libre entre carter et élément tubulaire pour
y faire circuler un fluide à des fins spécifiques.
Notamment on peut prévoir d'y faire circuler un fluide
chaud (vapeur d'eau, eau chaude, par exemple) pour
réchauffer - et donc fluidifier - un produit épais/pâteux
déplacé par le rotor afin de faciliter ce déplacement (cas
d'un pétrole épais pompé en puits profond par exemple). Il
convient alors d'équiper le carter avec des orifices,
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distants axialement, d'entrée 25a et de sortie 25b pour ce
fluide, comme illustré à la figure 1 en tirets.
I1 peut également s'avérer nécessaire de renforcer
la résistance aux vibrations des organes d'assemblage et à
cet effet, on peut avoir recours à la solution illustrée à
la figure 2, qui consiste à remplir l'intervalle annulaire
7 entre l'élément tubulaire 3 et le carter 2 avec un
matériau rigide de remplissage 8 (par exemple une résine
thermodurcissable, un ciment, une céramique de ciment,
...) . il en résulte une élimination, ou au moins une
atténuation, des vibrations de cet élément 3.
Pour constituer des stators longs (la pression de
refoulement d'une pompe Moineau est d'autant plus élevée
que le nombre des cavités progressives est élevé, et donc
que la pompe est longue), on peut assembler mécaniquement
bout à bout plusieurs tronçons de stator individuellement
constitués comme indiqué plus haut. A la figure 3, on a
représenté à titre d'exemple un stator long formé par la
solidarisation bout à bout de deux stators 1 tels que
celui de la figure. 1. L'assemblage mécanique des deux
stators 1 peut être effectué de toute façon appropriée,
notamment par vissage ou de préférence par soudure. Sur la
vue agrandie de la zone d'assemblage des deux stators 1
donnée à la figure 4, on a désigné par 9 le cordon de
soudure de solidarisation des deux stators bout à bout . à
cet effet, les faces extrêmes des bagues 4 aboutées sont
chanfreinées et le cordon de soudure 9 est déposé dans la
gorge annulaire ainsi constituée.
Les dispositions qui viennent d'être exposées en
regard des figures 2 et 3 peuvent avantageusement être
combinées pour constituer des stators longs, par exemple
tels que ceux utilisés dans les pompes d'extraction du
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pétrole (qui peuvent, par exemple, présenter des longueurs
de l'ordre de 9 mètres).
Pour des stators courts, l'élément métallique
tubulaire 3 formant la cavité statorique peut présenter, à
5 lui seul, une rigidité suffisante et la présence d'un
carter 2 devient superflue. Comme illustré à la figure 5,
le stator 1 se compose alors uniquement de l'élément
tubulaire 3.
Dans ce cas, pour faciliter l'assemblage dudit
10 élément tubulaire 3 à des éléments adjacents amont et
aval, il est souhaitable de prévoir la présence des bagues
4 précitées, solidarisées (soudées ou vissées notamment)
aux extrémités de l'élément tubulaire 3 et à l'extérieur
de celles-ci, lesdites bagues constituant alors des
15 flasques d'assemblage.
L'élément tubulaire métallique 3 peut être
fabriqué par tous moyens appropriés. Toutefois, sa forme
générale complexe ainsi que la précision dimensionnelle et
la qualité de l'état de surface requise pour sa face
interne qui constitue, à proprement parler, la surface
statorique font que les moyens habituels sont trop coûteux
et/ou de mise en oeuvre trop longue pour autoriser une
fabrication industrielle en série.
C'est pour surmonter cette aW iculte que
l'invention préconise un procédé original qui va
maintenant être exposé.
On part d'un tronçon tubulaire métallique
cylindrique de révolution, constitué dans le métal
souhaité, à paroi rigide (par exemple dont l'épaisseur de
paroi peut aller jusqu'à environ 6 ~ du diamètre extérieur
du tube).
On met tout d'abord en oeuvre une étape
préliminaire de préformage au cours de laquelle le tube
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métallique initial est déformé mécaniquement de manière à
préformer une ébauche tubulaire ayant, intérieurement,
approximativement la forme et les dimensions de la cavité
statorique souhaitée. L'approximation formelle et
dimensionnelle peut, par exemple, être de l'ordre de 5 ~.
Une solution pour la mise en oeuvre de cette étape
de préformage consiste à effectuer un martelage du tube
initial, comme illustré à la figure 7A, en exerçant une
pression diamétrale (flèches 11) sur le tube 12 pris entre
deux mâchoires 10 solidaires d'une presse. Les mâchoires
10 sont conformées et mutuellement disposées (par exemple
décalées angulairement l'une par rapport à l'autre) de
manière à imprimer en creux le tube pour former les creux
ou "vallées" des enroulements hélicoïdaux. Les mâchoires
10 procurant des déformations localisées, il est
nécessaire, de procéder par passes successives le long du
tube qui est déplacé, pas par pas, simultanément
axialement (flèche 13) et en rotation (flèche 14) pour
suivre le profil de l'hélice Moineau.
Une autre solution, actuellement préférée,
consiste à déformer le tube entre au moins deux galets
rotatifs, comme illustré à la figure 7B. Comme dans la
solution précédente, le tube 12 est mis en rotation autour
de son axe (flèche 14). Simultanément, plusieurs galets 21
(en pratique deux galets 21 diamétralement opposés) sont
pressés l'un vers l'autre de manière à écraser localement
le tube entre eux . en même temps que le tube tourne sur
lui-même, les deux galets 21 tournent autour de leurs axes
respectifs 22 (flèches 23) et un déplacement axial relatif
est généré entre le tube 12 et le j eu de galets 21. Dans
l'exemple illustré à la figure 7B, le tube en rotation
n'est pas déplacé axialement, tandis que c'est le jeu de
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galets tournants 21 qui est déplacé (flèches 24)
parallèlement à l'axe du tube.
Une fois l'ébauche préparée, on procède à l'étape
finale de mise en forme définitive de l'ébauche 12 pour
l'obtention de l'élément tubulaire 3 formant cavité
statorique. Conformément à l'invention, cette mise en
forme définitive est effectuée par un processus
d'hydroformage, c'est-à-dire qu'on soumet une des faces
(intérieure ou extérieure) de l'ébauche 12 à une pression
hydraulique, qui, compte tenu de la rigidité de la paroi
métallique, doit être élevée et qui s'exerce uniformément
en chaque point de la surface, afin que la paroi de
l'ébauche, malgré sa rigidité, soit plaquée sur une
empreinte de référence qu'elle épouse étroitement et dont
elle conserve la forme et les dimensions exactes.
Selon un premier mode de mise en oeuvre illustré à
la figure 8, l'ébauche 12 est enfilée sur un noyau 15
ayant, extérieurement, la conformation exacte souhaitée
pour la cavité statorique. L'ensemble ébauche/noyau est
placé dans une enceinte fermée 16 (enceinte
d'hydroformage) qu'on remplit d'un liquide 17. En mettant
ce liquide sous pression, on écrase (flèches 18) l'ébauche
12 sur le noyau 15 . on constitue ainsi l'élément
tubulaire métallique 3 dont la face intérieure est
conformée exactement selon la forme externe du noyau 15
(hydroformage par compression sur un noyau intérieur).
Selon un second mode de mise en oeuvre illustré à
la figure 9, l'ébauche 12 est introduite dans un moule 19
ayant une cavité 20 conformée selon la forme exacte à
donner à l'élément tubulaire 3 devant former cavité
statorique. Les extrémités de l'ébauche 12 sont obturées
hermétiquement et le volume intérieur de l'ébauche est
rempli de liquide 17. En mettant ce liquide sous pression,
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WO 03/008807 PCT/FR02/02052
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on écrase (flèches 18) l'ébauche 12 contre la paroi de la
cavité de moulage 20 . on constitue ainsi l'élément
tubulaire 3 (hydroformage par dilatation contre un moule
extérieur).
On notera que, dans le processus d'hydroformage
par compression sur un noyau intérieur, c'est la face
intérieure de l'élément tubulaire 3 (c'est-à-dire à
proprement parler la face définissant la cavité statorique
elle-même) qui est mise au contact du noyau et qui épouse
directement et étroitement la forme de ce dernier. Par
contre, dans le processus d'hydroformage par dilatation
contre la paroi d'une cavité de moulage, c'est la face
externe de l'élément tubulaire 3 qui est mise au contact
direct et étroit de la paroi de moulage dont elle épouse
la forme . la face interne de l'élément tubulaire 3 ne
reproduit fidèlement cette forme que si l'épaisseur de la
paroi de l'élément 3 est parfaitement contrôlée, notamment
parfaitement uniforme.
Le processus d'hydroformage peut, par exemple,
être mené dans les conditions qui suivent .
- dimensions intérieures de l'élément tubulaire
métallique fini .
D = 42,3 mm
D+4E = 72,8 mm
- périmètre de la fibre moyenne de l'élément . 204,8 mm
- rétreint lors de la déformation par hydroformage .
environ 5 ~
- diamètre de la fibre moyenne du tube initial . 68,44 mm
- diamètre intérieur du tube initial ayant une épaisseur
de 3, 5 mm . 65 mm.
Le processus d'hydroformage est mené en utilisant,
en tant que médium liquide, de l'eau amenée à une pression
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de l'ordre de 4 x 108 Pa pendant une durée d'environ
minutes.
Une fois l'élément tubulaire 3 achevé, on finit
l'assemblage du stator en solidarisant cet élément 3 au
5 carter 2, par exemple au moyen de bagues 4 notamment
soudées, et éventuellement avec remplissage de
l'intervalle 7 entre l'élément 3 et le carter 2, selon les
indications données plus haut en relation avec les figures
1 à 4.
10 Le procédé de fabrication de l'élément 3 conforme
à l'invention est apte à être exploité industriellement et
permet une fabrication industrielle en série de l'élément
tubulaire métallique 3 formant cavité statorique. Les
dispositions de l'invention permettent donc d'envisager
une fabrication en série et à des coûts acceptables de
pompes Moineau équipées de stator à cavité métallique
propres à satisfaire les besoins dans au moins certains
domaines de l'industrie, et en particulier les pompes dans
lesquelles un jeu positif doit être maintenu entre stator
et rotor.
