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POMPE CENTRIFUGE A LIQUIDE, AVEC AMORCAGE AUTOMATIQUE.
La présente invention a pour objet une pompe à liquide à amorçage automatique du type appelé, à cause de sa construction et de son mode de fonctionnements, "pompe centrifuge à diffuseur".
On sait que les pompes centrifuges doivent nécessairement être amorcéeso Cette exigence est généralement considérée comme constituant une faiblesse intrinsèque de ce genre de pompes bien que, dans une certai- ne mesure,\) il existe des pompes centrifuges construites de manière à per- mettre un amorçage partiel soit grâce à un système d'amorçage par remise en circulation du liquide, soit grâce à un amorçage par diffuseur, auquel cas la pompe est considérée comme constituant une pompe centrifuge à auto-amor- gage.
Quand la pompe comporte un système d'amorçage par remise en oircula=.. tion du liquide, une communication est établie entre Inouïe d'aspiration de la pompe et un réservoir placé du coté du refoulement et ménageant un canal parcouru par le liquide d'amorçage qui est remis en circulation. Il résulte de cette construction que, quand Pair pénètre dans la pompe par son ouïe d'aspiration en la privant de son amorçage normal, une vanne @on= venable formant dérivation est actionnée soit manuellement, soit automati- quement pour assurer la remise en circulation du liquide à l'intérieur de la pompe, de façon à entretenir le phénomène de pompage.
Par ailleurs, l'a- morgage par diffuseur se distingue de 1.9 amorçage par remise en circulation du liquide en raison du fait que le liquide d'amorçage provenant du réser- voir de la pompe ne revient pas à son ouïe d'aspiration mais retourne à la partie circonférentielle du rotor où ce liquide se mélange à l'air et est éjecté à travers des canaux diffuseurs.
Au fur et à mesure que se déroule le fonctionnement de la pompe construite de cette façon,\) la totalité de lair est évacuée jusque épuisement, de sorte que le fonctionnement de la pompe redevient normale
Il y a des avantages importants à utiliser le principe de l'amor- gage par diffuseur par comparaison avec l'amorçage par remise en circulation
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du liquide surtout par ce que des distributeurs auxiliaires ne sont pas nécessaires alors que., dans les pompes à amorçage par remise en circula- tion du liquide qui nécessitent des distributeurs, ceux-ci risquent d'a- voir des pannes mécaniques.
En fait, une fois que la pompe centrifuge du type à diffuseur a été amorcée initialement, elle continue à fonctionner même si de l'air ou du gaz entraîné pénètre dans la pompe par son ouïe d'aspiration. En fait, une pompe centrifuge avec amorçage par diffuseur n'exige pas plus d'organes mobiles qu'une pompe centrifuge de type stan- dard ne comportant pas d'amorçage.
Mais les conditions requises en ce qui concerne l'écoulement du liquide pour assurer, d'une part, un débit efficace et.\! d'autre part, un amorçage efficace par diffuseur sont directement opposéeso En effet, l'ef- ficacité de l'amorçage par diffuseur est fonction de l'existence de condi- tions qui se traduisent par un degré de turbulence élever dans la région du rotor;,ce qui constitue évidemment des conditions opératoires très mau- vaises pour un débit efficace.
En outre, si le liquide d'amorçage subit ainsi une certaine turbulence, de plus grandes quantités d'air ou de gaz peuvent être entraînées avec le liquide d'amorçage et transportées vers Inouïe de refoulement ou vers un séparateur à ventilation monté en série avec la pompe.Toutefois, il faut en même temps préserver l'équilibre de façon que la construction du diffuseur ne donne pas lieu au cours du pompage à une perte de force exagérée par suite des frottements.
Le but essentiel de l'invention est de permettre la réalisation d'une pompe centrifuge comportant un système de diffuseur nouveau et effi- cace servant à la fois à l'amorçage et au pompage.
Un autre but de l'invention est de permettre la réalisation d'une semblable pompe centrifuge apte à fournir de façon efficace un ser- vice de pompage ininterrompu du matin au soir.
Un autre but encore de l'invention est de permettre la réali- sation d'une semblable pompe dont l'élément diffuseur soit de construction nouvelle et disposé de manière à augmenter la turbulence d'amorçage sur la circonférence du rotor tout en conservant un écoulement relativement exempt de turbulence pendant le pompage.
L'invention est matérialisée dans une pompe centrifuge compor- tant un diffuseur fermé conjugué avec un rotor centrifuge fermée les ca- naux du diffuseur étant construits de telle sorte que les canaux alternés aient la même grandeur et la même forme taudis que les canaux adjacents ont une grandeur et une forme dissemblables, la distance de séparation de Isolément diffuseur à l'entrée du canal du diffuseur à partir de la péri- phérie du rotor pour les canaux alternés du diffuseur étant partout la mê- me tandis que cette distance de séparation pour les canaux adjacents du diffuseur est différente..
On obtient ainsi un résultat optimum au point de vue de la tur- bulence du liquide tout en conservant aux canaux leur forme en volutes;, de sorte que les pertes d'énergie par frottement sont maintenues faibles compte tenu de la transposition nécessaire entre la vitesse et la pression du liquidée
Dans le dessin schématique annexé
La figo 1 est une vue en coupe transversale verticale d'une pom- pe centrifuge à diffuseur comportant les principes de l'invention.
La figo 2 est une vue en coupe transversale de cette pompe par la ligne 2-2 de la fig. 1.
Comme représentée cette pompe centrifuge comprend un corps ou carter 10 dans lequel est logé un rotor Il de propulsion du liquide fixé à l'extrémité de l'arbre 12 de la pompeo Cet arbre traverse un lanterneau d'étanchéité 13 et tourillonne dans une console extérieure 14. Ce lanter- neau 13 délimite une enceinte hermétique contre le côté du corps de pompe 10. L'admission du liquide dans la pompe se fait du côté gauche par le
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-tuyau d'aspiration 15 et le refoulement du liquide s'opère au-delà de la vanne d'aspiration et de retenue 16 vers 1-'entrée fermée d'un élément 17 formant diffuseur à travers lequel le liquide est dirigé vers un orifice 18 qui donne accès à la partie centrale du rotor 11.
La force centrifuge qui se produit au cours de la rotation du rotor 11 par suite du contact du liquide contre les aubes 19 de celui-ci a tendance à projeter le liquide vers l'extérieur de ce rotor et par les canaux 20 du diffuseur 17 et les orifices d'amorçage 20'.Ces derniers sont disposés à peu près comme décrit dans le brevet américain n 202810175 délivré le 28 avril 1942 au nom de A.C.STRATTON.
Les canaux 20 du diffuseur 17 présentent la forme générale de volutes, de manière à transformer la veine de liquide qui est animée d'une grande vitesse et d'une faible pres- sion en lui donnant au contraire une faible vitesse et une pression élevée ' compte tenu des exigences imposées par construction à la pompe et à rédui- re au minimum les pertes d'énergie résultant des frottementso
A sa sortie des canaux 20 du diffuseur 17 et des orifices d'a- morgage 20', le liquide s'écoule à travers le corps de pompe 10 et l'ori- fice de refoulement 21, puis franchit la soupape de retenue 22 pour s'é- couler par le tuyau d'évacuation 23.
On remarquera quedans l'exemple- de la pompe qui est représentée, le corps 10 est suffisamment vaste pour for- mer un réservoir de capacité assez grande pour contenir la quantité voulue de liquide d'amorçage. Mais il doit être entendu qu'on peut employer n'im- porte quel autre réservoir approprié et notamment un réservoir entièrement séparé du corps de pompe.On peut aussi, à titre de variante, prévoir un séparateur d'air à ventilation commandé par un flotteur et monté en série avec la pompe comme décrit dans un brevet américain déposé au même nom le
25 Février 1948 sous le n de série 1007520 Ceci permet d'éviter le pompa- ge de l'air ou du gaz en système fermé.
Comme le montre la fig. 2, les aubes 19 du rotor 11 de cette pompe sont incurvées vers l'arrière par rapport au sens de la rotation de ce rotor (comme l'indique la flèche) de manière à recevoir le liquide qui provient de l'ouie d'aspiration sans à-coups et tout en évitant les tour- billons indésirables pendant son passage de la partie centrale de la pompe vers le pourtour du rotoro Les canaux 20 du diffuseur 17 sont délimités en partie par les aubes 24 qui sont sensiblement tangentes à la partie péri- phérique du rotor et qui rayonnent à partir de lui vers 1-'avant en formant des volutes.
En même temps les parois latérales des canaux 20 vont en con- vergeant graduellement (comme le montre la fig. 1) de sorte que le diffu- seur ralentit la vitesse du liquide au cours du pompage en ne lui imposant qu'un minimum de frottement et de tourbillonnement
Il Importe que les canaux alternés 20 du diffuseur aient les mêmes dimensions et la même forme tandis que les canaux adjacents ont des dimensions et des formes différentes.
Comme le montre la fig. 2, il est prévu un nombre total paie de canaux, et chacun des canaux de deux en deux est plus petit que les autres, la différence de section entre les petits canaux et les grands canaux étant approximativement du simple au doubleo En effet, les expériences qui ont conduit à la présente invention ont per- mis de constater que ce rapport de deux à un est en règle générale désira- ble bien que des modifications puissent évidemment être apportées suivant les dimensions que doit avoir 'la pompe, la nature du liquide qui doit la tra- verser,et la vitesse de fonctionnement de cette pompeo On remarquera égale= ment que les aubes alternées 24 présentent le même faible jeu par rapport au pourtour du rotor 11 tandis que les aubes adjacentes présentent un jeu différent,
ce qui se traduit par une intercommunication entre les canaux adjacents du diffuseur pour une raison qui est indiquée ei-aprèso
Les orifices de amorçage 20' sont pratiqués de façon appropriée au milieu de la distance des canaux 20 du diffuseur et intéressent le canal qui donne accès à 1-'espace réservé au liquide dans le corps de pompe 10, le tout somme indiqué dans le brevet américain n 2.281.175 au nom de A.C.
STRATTON déjà cités, ce brevet concernant un dispositif d'amorçage applica
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ble aux pempes s'amorçant automatiquement. Comme représentés les crifî- ces 20' he sont prévus que dans les canaux les plus gros du diffuseur pour
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augmenter les phénomènes damorageo Mais ces orifices peuvent également être prévus dans les canaux les plus petits du diffuseur si les conditions pratiques 1-'ïmposent. En outre, les orifices 20" peuvent être doublés ou autrement multipliés selon l'effet d3 amorçage désiré et également suivant la forme, les dimensions et la disposition des canaux du diffuseur et des aubes.
Le fonctionnement de cette pompe s'opère de la manière suivantes
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Si leon suppose que le conduit d-'aspiratîon est étanche à l'air et qu'u- ne certaine quantité de liquide se trouve dans le réservoir de la pomper le liquide de réserve ou d'amorçage a tendance à s'écouler vers le rotor par' les canaux du diffuseur jusqu'à ce qu'il vienne frapper le rotor qui tourne et soit projeté par lui vers l'extérieuro Etant donné que les con- ditions optima de l'écoulement du liquide projeté par le rotor imposent l'adoption pour les aubes du diffuseur de courbures en volutes, un contre- courant dirigé vers le rotor à partir des canaux délimités par ces aubes se traduit par une perturbation maximum du rotorce qui contribue à l'amor-
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gage.
Mais cette perturbation est m:tJ.1;ipliée par suite de l'établissement d'une interférence d'un canal au canal adjacent immédiatement voisin à cau- se de la disposition particulière des canaux à largeurs différentes et des communications mutuelles prévues entre les canaux sur le pourtour du rotor.
Il s'ensuit que, pendant le pompage;, les conditions de l'écoulement du li- quide demeurent sensiblement conformes à celles qui sont imposées par les principes mécaniques et que, pendant 1-'amorçage de la pompele phénomène
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dpéclaboussament et de tourbillonnement qui se produit sur le pourtour du rotor se manifeste par une tendance accrue à capter et pomper 1-'air à par- tir de Inouïe d'aspiration de la pompe et à l'entraîner vers son ouïe de refoulement
Comme déjà indiquée le rapport entre les largeurs des canaux ad- jacents est, de préférence,;
' égal à deux sur une Mais d'autres rapports peu- vent être adoptés qui seront également efficaces dans certaines pompes ap= pelées à fonctionner de diverses façons. Il peut, en outre, être désirable de prévoir des groupes répétés qui soient formés de trois ou plusieurs ca- naux à intercommunication intéressant le diffuseur, oes groupes étant ré- partis tout autour de la périphérie du rotor dans les pompes de grandes di- mensionso Dans tous les cas,
le facteur important à considérer et de donner
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naissance à l'effet d-'accumulation de 1?air ou du gaz par Inaction multi- pliée due aux conditions opératoires régnant dans les canaux adjacents du diffuseur il doit être entendu que si la pompe centrifuge comportant les originalités de l'invention telle quelle a été représentée comporte un ro- tor fermé et un diffuseur fermée ceci n'est pas limitatif et que diverses
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variantes de construction peuvent être adoptées, sans s9ecarter de P:1nven= tiong dans le domaine des équivalences techniques.
REVENDI CATIONS
1. Une pompe centrifuge à liquide avec amorçage automatique com- prenants en combinaison, un corps englobant un réservoir contenant une masse
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de liquideg ce corps étant pourvu d'ou3les d'aspiration et de refoulements un rotor à action centrifuge monté pour pouvoir tourner axialement dans le corps de pompe de manière à entraîner le liquide provenant de l.9@UÍe d'a13piration et passant par le réservoir vers Inouïe de refoulement, ce rotor communiquant par sa partie centrale avec l'ouie d'aspiration,9 et un diffuseur fixé à un endroit situé entre le pourtour du rotor et le réservoir et comportant une série de canaux d'écoulement rayonnants ayant alternativement les mêmes di- mensions mais consécutivement des dimensions différenteso
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Une pompe centrifuge à liquide avec amorçage automatique, sui-