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Pompe rotative centrifuge, en particulier pour hautes pressions;
La présente invention a pour objet une pompe centrifuge rotative qui est destinée spécialement à de hautes pressions et dont la caractéristique principale consiste en ce qui suit:
En vue de la production de pression statique par la force centrifuge et en vue de la transformation simultanée d'énergie cinétique en pression utilisable, on a prévu une enveloppe tournant autour du tuyau d'entrée et de sortie immobile du liquide, enveloppe qui pour la production d'un plein remplis- sage de liquide est pourvue d'un -départ d'air et d'un bras di- recteur creux relié au tuyau de sortie et baigné par le liquide tournant avec l'enveloppe;
l'extrémité externe fermée de ce
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bras est pourvue d'une ouverture d'extraction tournée en sels
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inverse de l'écoulement et se trouvant dans la zône de haute pression statique. Moyennant un développement de cette idée principale, on peut indiquer encore une série de détails par- ticulièrement avantageux.
Dans les dispositifs de refoulement connus jusqu'à pré- sent, à enveloppe tournante, et à tuyau d'extraction immobile, le liquide tournant sous une forme annulaire reçoit simplement une énergie cinétique de sorte que la pression obtenue est in- signifiante mais que les pertes d'écoulement sont élevées. De semblables pompes n'ont par conséquent trouvé aucun débouché notable.
La présente invention a montré au contraire qu'avec le dispositif établi suivant celle-ci on peut produire de fortes pressions de liquide d'une manière économique.
Le dessin annexé représente deux exemples de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. I montre une coupe médiane verticale dans une pompe centrifuge à un étage.
La fig. 2 montre une coupe par la ligne II-II de la fig.I.
La fig. 3 montre une coupe par la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 montre une coupe par laligne IV-IV de la fig.I.
La fig. 5 montre une coupe verticale médiane dans une pom- pe à deux étages.
Lafig. 6 montre une coupe par la ligne VI-VI de la fig.5.
Suivant les fig. I à 4, l'enveloppe II de la pompe est re- liée d'une part à un arbre de commande 13 supporté dans un pa- lier 12 et est fermée par un couvercle 14. Le moyeu 15 du cou- vercle 14 est monté de façon à pouvoir tourner sur un axe creux fixe 16 dans lequel un tube 17 est inséré coaxialement. L'es- pace annulaire ainsi obtenu est divisé suivant la fig. 4 par deux nervures longitudinales extérieures 19 du tube 17 en un canal inférieur 18 et en un canal supérieur 20. Le premier ca- nal est relié à un tuyau d'amenée 21 pour le liquide et le se-
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cond est relié par un tuyau 22 et un robinet 23 à l'air exté- rieur. Sur l'extrémité interne du tube 17 on a fixé au moyen d'un écrou 25 une double ailette 24.
Dans toute surface de cou- pe cylindrique menée autour de l'axe médian du tube 17 ou du logement II, par exemple suivant la ligne III-III, les ailettes 24 ont une section transversale de forme aérodynamique, comme le montre la fig. 3. Chaque ailette 24 contient un cahal di- recteur intérieur 26 pour le liquide. Ce canal est relié d'une ,part par un trou transversal 27 du tube 17 à l'espace inté- rieur 28 de ce dernier et d'autre part il débouche sur la face frontale de chaque ailette 24 à l'intérieur de l'enveloppe II.
Le liquide à refouler arrive à la pompe ,par le tuyau 21 et le canal 18 et lors de l'entrée dans l'enveloppe II tournant dans le sens de la flèche 29 (voir fig. 2), il est projeté vers l'extérieur. En vue d'un meilleur entrainement du liquide, le fond de l'enveloppe II et le couvercle 14 sont pourvus de nervures 30 et 31. 'L'air se trouvant dans 1' enveloppe au début de l'opération est refoulé vers 1'.intérieur lors de l'entrée du liquide et peut sortir après ouverture du robinet 23 par les canaux 20 et 22 de sorte que lors du fonctionnement du dispo- sitif, toute l'enveloppe est remplie de liquide.
Par la rotation de l'enveloppe II, le liquide à refouler entrant dans celle-ci reçoit pratiquement sans perte une éner- gie statique et cinétique correspondante qui atteint sa valeur maxima contre la paroi extérieure cylindrique. A l'ouverture d'entrée de l'ailette collectrice 24 s'avançant dans le liqui- de en rotation, il règne par conséquent une pression qui corres. pond à l'énergie statique et à l'énergie cinétique du liquide et peut être employée comme pression utile à peu près dans sa pleine amplitude. Des ailettes spécialement conformées ou soi- gneusement usinées, telles qu'elles sont nécessaires pour les rotors des pompes centrifuges, ne sont pas nécessaires ici car la vitesse relative entre le liquide et la paroi de l'envelop- pe est toujours petite.
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La pompe centrifuge suivant la présente invention ne né- cessite donc pour la transformation de l'énergie cinétique en pression statique aucun appareil directeur particulier comme les autres pompes centrifuges. ¯La transformation d'éner- gie cinétique en pression statique est également complètement indépendante de l'état de fonctionnement de la pompe et se fait pratiquement sans perte pour tout rapport du nombre de tours et du débit.
La surface relativement petite des ailettes 24 provoque une minime résistance par frottement qui peut être diminuée encore par le fait qu'elles sont rendues lisses (par polissa-. ge ou autrement), ce qui est réalisable facilement. La pompe suivant la présente invention convient donc pour l'emploi de vitesses périphériques très élevées de telle sorte que con- jointe.nent avec la transformation à favorable de l'énergie cinétique on peut produire de très hautes pressions, par exemple de 50 atmosphères et plus, en un seul étage.
Un autre avantage de la nouvelle pompe est la disparition des pertes par les fentes. Le seul dispositif d'étanchéité existant dans la pompe à un étage suivant la fig. 1 entre le moyeu 15 et l'axe creux 16 est placé en outre, même en cas de pressions utiles les plus élevées, seulement sous une mi- nime surpression et est par conséquent facile à maintenir en état. Par suite de la petite pression dans le milieu de l'en- veloppe,la poussée axiale entre l'enveloppe II et l'axe 16 est seulement tout à fait insignifiante.
A la différence des pompes centrifuges usuelles, le mode de construction suivant la présente invention est tout à fait insensible au montage axial non précis de l'axe creux portant l'ailette 24 dans l'enveloppe II? Au point de vue de la tech- nique des vibrations également, la construction suivant la présente invention est supérieure à celle des pompes centri- fuges connues car même en cas d'emploi d'un grand nombre d'é
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tages, 1' enveloppe rotative elle-même représente un système très rigide à l'abri des vibrations, qui permet sans inconvé- nient en particulier l'emploi de nombres de tours élevés.
Si le liquide refoulé contient des constituants de poids spécifiques différents, il se produit par suite de la rotation rapide.dans l'enveloppe une certaine séparation de ces parti- cules. Par exemple dans'le cas d'eau contenant de l'huile,' l'eau plus riche en huile s'accumulant vers l'axe de l'en- veloppe peut être évacuée par les c.anaux 20 et 22 et par le robinet 23 tandis que 1''ailette 24 recueille de l'eau plus ou moins épurée.
La pompe à deux étages suivant les fig. 5 et 6 est pourvue, dans chaque étage de pression, par exemple d'une seule ailette collectrice simple 32 ou 33, ce qui est possi- ble en cas de petites quantités débitées. Les ailettes sont recourbées pour éviter une déviation brusque du liquide lors de l'entrée dans le canal 34 ou 35 de l'ailette. Pour le res- te, les formes de la section transversale dans les surfaces de coupe cylindriques correspondent de nouveau à la fig.3.
L'entrainement du liquide dans l'enveloppe se produit ici, contrairement à la forme de réalisation des fig. I et 2, au moyen de nervures cylindriques coaxiales 36,37 montées sur les parties correspondantes de l'enveloppe et qui peuvent s'a- vancer jusque tout contre les ailettes 32,33 sans qu'on doi- ve redouter un dérangement de l'écoulement se formant autour de l'ailette. La longueur de construction axiale de chaque étage.peut ainsi être raccourcie en comparaison de la forme de réalisation suivant les fig. I et 2. Les nervures 36,37 sont pourvues d'un nombre approprié de perforations radiales 38 pour permettre plus facilement l'écoulement radial de liquide dans l'enveloppe.
En cas d'emploi d'une simple ailette collectrice et d'un axe creux fixe, ceux-ci sont disposés avantageusement de
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telle .manière que les ouvertures d'entrée prennent la posi- tion la plus élevée dans l'enveloppe. Ceci permet le remplis- sage de la pompe à l'arrêt sans dispositif particulier de départ d'air. Ceci a une importance particulière pour les pom- pes à plusieurs étages car autre:Lent chaque étage devrait recevoir pour lui-même par exemple un dispositif de départ d'air suivant la fig. I ou une vis de départ d'air à la pa- roi extérieure de l'enveloppe.
Lors de son entrée par les canaux 39,40 dans la chambre intérieure 41 du premier étage, l'air s'échappe par le canal 34 de l'ailette et la chambre annulaire 42 vers l'intérieur 43 du second étage de pression e't de là par le canal 35 de l'ailette dans la conduite de refoulement 44. Après que le liquide a rempli l'espace 41 à part un reste minime de façon non nuisible, il parvient également par les canaux 34 et 42 dans l'espace 43, remplit également ce dernier à peu près complètement et entre fina- lement dans la conduite de refoulement 44. La pompe est alors prête au fonctionnement.
Contrairement à la réalisation à un étage suivant la fig. I, il se produit dans la pompe à plusieurs étages sui- vant la fig. 5 une poussée axiale notable entre l'axe de l'ailette et 1' enveloppe. Cette poussée peut être supprimée dans la construction de la pompe suivant la présente inven- tion, sans adjonction de nouvelles pièces de construction, comme des pistons compensateurs ou des organes analogues,par une position appropriée des ailettes collectrices. La faible inclinaison du plan de symétrie du profil de l'ailette (fig. 3) par rapport à la direction du courant de liquide produit par l'action de la commande une force axiale qui peut être rendue opposée et égale à la force longitudinale men- tionnée plus haut.
La même action peut naturellement être produite par le fait que l'on donne au profil de l'ailette une forme non symétrique sur toute la longueur de l'ailette
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ou sur une partie de celle-ci, à la manière d'un profil d'aile portante.
La pompe centrifuge suivant la présente invention est u- tilisable pour le refoulement de n'importe quels fluides de fonctionnement liquides, c'est à dire par exemple d'huiles combustibles à la place des pompes à engrenages, à pistons, etc., ainsi qu'en principe pour le refoulement de gaz.
Revendications.' I.- Pompe rotative, caractérisée par la production de pres- sion statique par la force centrifuge et la transformation simultanée d'énergie cinétique, comportant une enveloppe tournant autour du tuyau immobile d'entrée et de sortie du liquide, enveloppe qui, en vue de la production du plein remplissage de liquide est pourvue d'un dispositif de départ d'air, et par un bras directeur creux relié au tuyau de sor- tie, baigné par le liquide tournant avec l'enveloppe et dont l'extrémité externe fermée est pourvue d'une ouverture d'ex- traction dirigée en sens inverse de l'écoulement, et située dans la zone de pression statique élevée.