CH627235A5 - - Google Patents

Description

La présente invention concerne un dispositif de pompage ayant la double propriété d'inclure plusieurs éléments de pompe en une structure monobloc et d'admettre des modes diversifiés de fonctionnement.

Il existe déjà quelques exemples de dispositifs de pompage monobloc dotés de la double propriété d'inclure plusieurs éléments de pompe et d'admettre plusieurs modes de fonctionnement. Au nombre des dispositifs existants, on doit citer la pompe hydraulique jumelée. Ce dispositif comprend deux éléments de pompe équipés chacun de son moteur; il garantit à une installation utilisant une pompe une permanence de fonctionnement en tout état de cause. La solution qu'il apporte à l'exigence de permanence de fonctionnement consiste à inclure une paire de pompes identiques dans un même corps de pompe, au lieu d'une seule. Le fonctionnement du dispositif est alterné, le second élément de la paire étant prévu pour suppléer au premier lorsque celui-ci, normalement seul en activité, est atteint d'une défaillance. La solution est excellente. Les caractéristiques de chacune des pompes élémentaires sont celles de la pompe unique dont le dispositif doit occuper la place dans l'installation. A titre exceptionnel, certaines pompes jumelées ont été dotées d'une possibilité accessoire, consistant à mettre en fonctionnement ses deux éléments simultanément. Mais il ne s'agit là que d'un fonctionnement exceptionnel; le fonctionnement normal du dispositif demeure celui de l'un seulement de ses éléments avec la ressource d'être doublé par un élément de secours, doué de la propriété de prendre automatiquement et instantanément le relais de l'élément défaillant. La très haute fiabilité de la pompe jumelée devient ainsi la garantie de la fiabilité de l'installation à fonctionnement permanent dans laquelle elle est incluse.

Cependant, dans les besoins de la vie domestique et dans ceux de la petite entreprise, il arrive que l'on ait à faire face à des pompages de types divers: arrosage de plantations, vidange de réservoirs, de locaux accidentellement inondés, etc. Les caractéristiques des pompes requises pour ces opérations diverses ne sont pas les mêmes. Pour certaines d'entre elles-, il faut une pompe procurant une forte pression, pour l'arrosage par exemple, tandis que, pour d'autres, il faut une pompe à fort débit, comme c'est le cas pour les vidanges. Mais le caractère occasionnel des utilisations ne justifie pas, la plupart du temps, un investissement en matériel diversifié.

Aussi, pour répondre au besoin d'un dispositif de pompage dont les applications soient polyvalentes, la présente invention propose un dispositif de pompage ayant deux modes de fonctionnement comprenant au moins deux éléments de pompe centrifuge associables entre eux en série ou en parallèle, tous deux couplés à un moteur d'entraînement unique, caractérisé en ce qu'il incorpore en une structure monobloc des moyens pour ménager chacun des modes d'association en série ou en parallèle des éléments de pompe d'une part et, d'autre part, des moyens pour passer de l'un des modes d'association à l'autre mode.

Les moyens que comporte le dispositif de pompage à deux éléments de pompe pour assurer alternativement l'association en série et en parallèle desdits éléments de pompe hydraulique inclus dans sa structure unique peuvent être les moyens structurels suivants:

— le dispositif est constitué par l'assemblage rigide coaligné d'au moins deux pièces d'extrémité encadrant une pièce centrale motrice,

— la pièce centrale motrice comprend un moteur dont le stator est pourvu d'un surmoulage percé de canaux pour le passage de flux hydrauliques aptes à relier un des éléments de pompe à l'autre ou à un canal de refoulement,

— l'une des deux pièces d'extrémité est fixe, l'autre est mobile et apte à prendre deux positions relativement aux parties fixes de l'assemblage,

— les faces desdites pièces qui viennent en contact avec les faces de la pièce centrale sont sculptées en forme d'empreinte de manière à coopérer avec les faces correspondantes de la pièce centrale motrice pour former, de part et d'autre de la piece motrice, une volute autour d'une roue couplée à l'arbre dudit moteur,

— lesdites pièces d'extrémité sont encore pourvues de perçages

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latéraux pour livrer passage au flux et constituer le circuit hydraulique interne du dispositif, enfin

— la face frontale de la pièce mobile est éventuellement ajourée pour constituer l'orifice général d'aspiration du dispositif de pompage. Les formes et les contours des perçages des pièces fixe et mobile d'extrémité peuvent être disposés de façon à se correspondre pour la mise en relation — au travers des canaux de passage du surmoulage du stator du moteur unique—des éléments de pompe, d'une part, en série pour une première position de la pièce mobile et, d'autre part, en parallèle pour une seconde position de cette pièce, les deux positions de la pièce mobile faisant entre elles un angle de 180°.

L'amorçage du dispositif de pompage peut être réalisé automatiquement à l'instant de l'immersion de la pompe dans le liquide.

Les caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels:

la fig. 1 représente la vue éclatée, en perspective, d'un mode de réalisation du dispositif de pompage selon l'invention, les différentes pièces étant vues avant leur assemblage;

les fig. 2a et 2b représentent schématiquement chacune une vue en coupe verticale du dispositif illustré par la fig. 1 :

— pour la fig. 2a, dans le cas de l'association en série des deux éléments de pompe,

— pour la fig. 2b, dans le cas de l'association en parallèle des éléments de pompe;

la fig. 3 représente les diagrammes pression/débit du dispositif dans ses deux modes de fonctionnement.

La description qui suit est faite en référence à l'ensemble des fig. 1,2a et 2b.

La fig. 1 illustre schématiquement la structure typique d'un mode de réalisation du dispositif de pompage, au moyen d'une vue éclatée en perspective des différentes pièces, avant leur assemblage, sous forme monobloc. On y distingue, de gauche à droite, une première pièce d'extrémité: la pièce mobile 1, visible dans ses deux positions en I et 1', une pièce centrale: la pièce motrice 2, une seconde pièce d'extrémité: la pièce fixe 3. Les deux pièces, centrale 2 et fixe 3, sont vues telles qu'elles se présentent pour être assemblées en coaligne-ment selon l'axe AA'. La face frontale de la pièce 3 vient s'assembler sur la face postérieure de la pièce centrale 2. Pour la pièce 1, son axe central A"A' doit, à l'assemblage, venir se confondre avec l'axe A'A, qui est l'axe commun d'alignement de la structure monobloc du dispositif.

Dans l'épaisseur de la face postérieure 11 de la pièce mobile 1, un évidement continu 6 est creusé. Cet évidement est en forme de bâche spirale. La bâche spirale 6, ou empreinte de volute, est ouverte dans sa région centrale au travers de l'épaisseur de la paroi postérieure de la pièce 1 pour ménager un passage au flux d'aspiration venant de la face frontale de la pièce. Au-delà de cette région, l'évidement a une profondeur inférieure à l'épaisseur de la paroi postérieure de la pièce 1. La bâche spirale, ou empreinte de volute 6, se prolonge en 6', comme on le voit à l'angle supérieur de la fig. 1. La forme de l'évidement 6, du genre de celle de l'empreinte en creux d'une coquille d'escargot, est destinée à constituer une volute ouverte de pompe.

Un large perçage 7 latéral ménage un passage qui met en relation la face postérieure visible et la face frontale non visible de la pièce.

La face frontale 10 de la pièce 1, non visible sur la fig. 1, est illustrée en coupe par les fig. 2a et 2b; elle constitue une paroi ajourée sur toute son aire. Elle est pour cette raison largement perméable à l'afflux hydraulique du fluide à pomper, et constitue une crépine filtrante qui préserve les organes intérieurs de l'entrée des souillures solides qui pourraient exister dans le liquide à pomper.

Les deux illustrations 1 et l'de la pièce mobile explicitent la rotation d'un demi-tour (180°) qu'il faut faire subir à cette pièce pour la faire passer de la position 1 à la position 1'.

La pièce centrale 2 est une pièce motrice dans laquelle le moteur 25 (visible sur les fig. 2a et 2b) occupe le volume principal. Il s'agit d'un moteur électrique dont le stator est surmoulé. La demande de brevet français No 77.23607 décrit un procédé de surmoulage pour moteur à rotor noyé qui peut être employé pour réaliser le surmoulage du moteur de la pièce centrale. Selon ce procédé, l'évidement central du stator est pourvu d'une chemise métallique 22 de faible épaisseur sur laquelle adhère le surmoulage général du stator. Toujours conformément à la demande de brevet citée, le surmoulage est pourvu, dans sa masse, de canaux aptes à constituer des portions de circuit hydraulique. Il suffit, pour créer ces canaux, de prévoir des parties pleines correspondantes dans le moule en creux dans lequel est réalisée l'opération de moulage du matériau thermodurcissable qui sert à réaliser le surmoulage général. La fig. 1 montre en 2 l'aspect général de la pièce motrice dont on voit le surmoulage externe. On y distingue, sur la face frontale 20, un premier'canal latéral 8, de larges dimensions, un second canal latéral 9 et, dans la région axiale, l'arbre 21 du moteur sur lequel est couplée la roue 23, en saillie de la face 20. Le canal 8 se prolonge au travers du surmoulage et débouche sur la face postérieure de la pièce 2, selon un contour semblable, non visible sur la fig. 1. Le canal 9 débouche à l'extérieur au travers d'une évacuation 19, ou orifice de refoulement, réalisée dans le surmoulage même. Enfin, la paroi extérieure de la pièce centrale 2 comporte, dans la région inférieure du dispositif, un évidement 27 protégé par une membrane souple 27'. L'agencement, non représenté sur les figures, d'un contact électrique relié à la position de la membrane, permet de rendre automatique le démarrage du moteur de la pompe au moment de son immersion dans le liquide à pomper. En effet, grâce à la pression du liquide, la membrane se déforme et vient, dans sa position déprimée, fermer un interrupteur de contact qui a pour effet d'alimenter en courant électrique le moteur 25. Dans l'exemple décrit, le moteur tourne à 2900 t/mn.

La face frontale 30 de la pièce fixe 3, visible sur la fig. 1, est sculptée en creux d'une empreinte 36 symétrique de l'empreinte 6 déjà décrite. Elle comporte un passage 37. Lors de l'assemblage du dispositif, comme la face postérieure de la pièce centrale 2 porte une roue 23', couplée à l'axe moteur de la même façon que la roue 23 l'est à l'avant, c'est autour de cette roue que l'empreinte 36 vient former la volute du second élément de pompe. Cette disposition est visible sur les vues en coupe 2a et 2b. Ces figures illustrent également la correspondance du passage 37 avec le canal 8 de la pièce centrale d'une part, et avec l'ouverture centrale d'alimentation de la roue 23' d'autre part.

L'assemblage lui-même est réalisé rigidement de façon fixe entre les pièces 2 et 3, par fixation mécanique de ces deux pièces ensemble; le joint d'assemblage 31, visible sur la fig. 2a, rend étanche l'assemblage mécanique. La pièce mobile est assemblée au reste du dispositif, par exemple à l'aide d'une paire d'attaches, du type attache rapide appelée communément grenouillère telle l'attache 32 de la fig. 2a. La surface portante vient presser sur le joint d'étanchéité 33 lorsque les attaches 32 et 32' sont en position fermée. La manœuvre permettant de passer de la position 1 à la position V consiste à dégrafer les attaches 32, 32' pour libérer la pièce 1, à tourner cette pièce de 180° et à agrafer les attaches à nouveau,

lorsque la pièce mobile se présente en regard de la face 20 dans la position 1'. Par cette opération simple, le dispositif est ainsi passé de la position qui assure le montage en parallèle des éléments de pompe à la position qui assure leur montage en série.

Quant au fonctionnement du dispositif, il convient de distinguer les deux types de fonctionnement qui correspondent aux deux types de montage déterminés par chacune des positions de la pièce mobile 1.

a) Montage en sèrie des deux éléments de pompe (fig. 1 et 2a) :

Sur la fig. 1, la pièce mobile se présente à l'assemblage dans la position illustrée par la référence 1 ' (vue de gauche au bas de la figure). On remarque que la face d'assemblage 11 ne porte pas de passage dans sa région supérieure. Dans la région inférieure de cette face d'assemblage, l'empreinte 6 présente dans sa partie avancée 6' une dépression non fermée qui vient se loger face à la partie basse du canal 8, tandis que le passage 7 vient se fermer contre la paroi pleine de la région inférieure gauche de la face 20 de la pièce motrice 2. Il y a

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donc possibilité de passage de flux vers la pièce centrale entre 6' et 8 et aucune autre possibilité. La flèche à trois pointes exprime la situation du circuit utile. Le liquide à pomper entre par la face frontale ajourée de la pièce 1 il est aspiré par l'ouverture 28 de la roue 23 et transite par la volute 6, il en sort dans la région 6' et emprunte le canal 8 qu'il traverse pour déboucher sur le passage 37, d'où il alimente l'ouverture 28' de la seconde roue 23', il transite par la volute 36, il emprunte le canal 9 d'où il est évacué par l'orifice de refoulement 19.

Il s'agit bien d'un montage en série des deux éléments de pompe. Le flux hydraulique est traité successivement par le premier élément, constitué par la première roue 23 et la première volute 6, et ensuite par le second élément constitué par la seconde roue 23' et la seconde volute 36. Un seul moteur 25 actionne les deux éléments de pompe couplés sur le même arbre.

Les roues 23 et 23' sont parfaitement symétriques, c'est-à-dire que leurs aubages sont orientés en sens inverse.

b) Montage en parallèle des deux éléments de.pompe (fig. 1 et 2b):

Sur la flg. 1, la pièce mobile se présente à l'assemblage dans la position illustrée par la référence 1 (vue de gauche région supérieure). On remarque que la face d'assemblage 11 ne comporte pas de passage dans sa région inférieure. Dans la région supérieure, le passage 7 vient se placer en regard de la partie haute du canal 8 et la partie avancée 6', non fermée, de l'empreinte 6, vient se loger en regard du canal 9 de la pièce motrice 2. Il y a donc deux possibilités d'écoulement de flux hydraulique au travers de la pièce motrice 2. La situation est exprimée sur les fig. 1 et 2b par les flèches à une et à deux pointes. Le liquide à pomper est aspiré selon la flèche F par la face frontale ajourée de la pièce mobile 1. Il alimente, d'une part (flèche à une pointe), l'ouverture centrale de la roue 23' du second élément de pompe par transit au travers du passage 7, du canal 8, le flux transite par la volute 36 et rejoint l'orifice de refoulement 19, via le canal 9; il alimente, d'autre part, l'ouverture centrale de la roue 23 du premier élément de pompe, le flux transite par la volute 6 de ce premier élément et emprunte le canal 9 pour s'évacuer dans l'orifice de refoulement 19. Le cheminement dans ce second circuit hydraulique est symbolisé par le fléchage à deux pointes. Le même fléchage à deux pointes se retrouve avec la même signification sur la fig. 2b, qui illustre le montage du dispositif et le circuit hydraulique interne,.dans le cas de l'association des deux éléments de pompe en parallèle. En effet, dans cette seconde position de la pièce mobile, on a bien une association parallèle des deux éléments de pompe, puisque le flux hydraulique entrant (symbolisé par la flèche F) est traité à la fois par le premier élément de pompe (23,6) et simultanément par le second élément de pompe (23', 36).

Il s'ensuit que les courbes caractéristiques du dispositif décrit sont largement différenciées. C'est ce qu'exprime la fig. 3.

La fig. 3 représente sur un même graphique les diagrammes pression/débit correspondant à chacun des deux montages série et 5 parallèle. Sur cette figure sont portés, en abscisses, les débits Q (en mètres cubes par heure) et, en ordonnées, les pressions H (en hauteur de colonne d'eau, en mètres). La courbe I illustre la courbe pression/débit du montage en série. La courbe II fournit la caractéristique pression/débit du montage en parallèle. Une troisième io courbe III (en pointillé) montre la caractéristique d'un seul élément de pompe.

Ce graphique montre que le dispositif unique permet une différenciation accentuée des caractéristiques.

Ainsi, dans le cas où l'application requiert un pompage à fort 15 débit, on recourra au montage en parallèle. C'est le cas du vidage d'une enceinte, d'une cave inondée, par exemple. A l'inverse, dans le cas où l'application requiert un pompage à forte pression, on recourra au montage en série. C'est le cas, par exemple, du pompage pour l'arrosage de plantations.

20 Le dispositif décrit apporte une solution aux besoins de pompage à caractéristiques bien différenciées pour lesquels on ne disposait pas d'un matériel suffisamment polyvalent. Les pièces qui entrent dans la fabrication du dispositif peuvent'être faites d'un matériau métallique léger: aluminium ou alliage pour les pièces mobile 1 et fixe 3. La 25 pièce motrice, consistant en un moteur unique surmoulé dans une résine, est d'un poids et d'un prix de revient modérés. Il s'ensuit que la fabrication est simple et que l'encombrement du dispositif est réduit. La possibilité de ménager un démarrage automatique du moteur de la pompe rend très simple la manipulation du dispositif. 30 La filtration d'entrée du liquide évite les défaillances et les dégradations des organes internes. Lorsqu'on prévoit d'affecter le dispositif de pompage au pompage d'eaux ou de liquides chargés en substances solides, on prend la précaution d'utiliser des roues ayant un nombre faible de canaux de section à périmètre mouillé minimal. 35 En particulier, on a expérimenté avec succès des roues comportant seulement un nombre de canaux inférieur à cinq. Chaque canal, ou aubage, avait une section large et approximativement carrée pour faciliter l'évacuation des particules sans dommage ni pour la roue ni pour les organes internes. Ces dispositions rendent l'appareil robuste 40 et fiable en dépit de conditions de travail sévères.

L'écoulement du fluide au travers de canaux ménagés dans le surmoulage du moteur présente l'avantage de coopérer au refroidissement du matériau de surmoulage généralement mauvais évacua-teur des calories.

45 En variante, l'association parallèle/série peut être étendue à des éléments de pompe multiples.

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4 feuilles dessins

Claims (10)

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1. Dispositif de pompage ayant deux modes de fonctionnement comprenant au moins deux éléments de pompe centrifuge associables entre eux en série ou en parallèle, tous deux couplés à un moteur d'entraînement unique, dispositif caractérisé en ce qu'il incorpore en une structure monobloc des moyens pour ménager chacun des modes d'association en série ou en parallèle des éléments de pompe d'une part, et d'autre part des moyens pour passer de l'un des modes d'association à l'autre mode.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les éléments de pompe sont couplés aux deux bouts de l'axe d'entraînement du moteur en un assemblage coaligné constitué par une pièce centrale motrice encadrée par deux pièces d'extrémité contenant chacune au moins un élément de pompe, caractérisé en ce que l'une des pièces d'extrémité est assemblée de façon fixe à la pièce centrale et en ce que les moyens pour ménager chacun des modes d'association des éléments de pompe consistent dans le fait que l'autre pièce d'extrémité admet deux positions différentes d'assemblage avec l'ensemble formé par la pièce centrale et la première des pièces d'extrémité, chacune des positions correspondant à chacun des modes d'association des éléments de pompe et à chacun des modes de fonctionnement.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce centrale motrice comporte des canaux de passage de flux joignant, d'une part, un élément de pompe à l'autre et permettant, d'autre part, l'évacuation du flux, et en ce qu'au moins une empreinte de volute de pompe complétée par une voie d'accès de fluide est incluse dans chacune des pièces d'extrémité.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les formes et les contours des perçages et des passages ménagés dans les pièces fixe et mobile d'extrémité sont disposés de façon à se correspondre pour la mise en relation, au travers des canaux de passage ménagés dans la pièce centrale, des éléments de pompe d'une part, en série, pour la première position de la pièce mobile et, d'autre part, en parallèle, pour la seconde position de la même pièce.

5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce mobile est agencée de façon que sa position, par rapport aux parties fixes de l'assemblage fasse un angle de 180° avec la première position de la même pièce en sorte qu'il suffit d'effectuer une rotation d'un demi-tour de cette pièce autour de l'axe d'alignement de l'ensemble pour passer de l'association en série à l'association en parallèle des deux éléments de pompe et inversement.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un orifice général d'aspiration est ménagé dans la pièce mobile au moyen d'une paroi ajourée.

7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les canaux de passage de flux dans la pièce centrale sont ménagés à l'intérieur d'un surmoulage général en matériau plastique thermo-durcissable formant carcasse autour du moteur commun aux deux éléments de pompe.

8. Dispositif selon les revendications 4 et 7, caractérisé en ce qu'un orifice commun de refoulement est ménagé dans le surmoulage du moteur commun de la pièce centrale.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un contact électrique est disposé derrière une membrane souple de façon que l'embrayage du moteur résulte automatiquement de l'immersion du dispositif dans le liquide.

10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les roues de pompe qu'il comprend comportent un nombre d'aubages de préférence inférieur à cinq, et en ce que les sections de ces aubages sont à périmètre mouillé minimal.