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GROUPE MOTO-POMPE HYDRAULIQUE.
La présente invention a pour objet un groupe moto-pompe hydrauli- que sans presse-étoupe du genre dans lequel le rotor du moteur est enveloppé par une calotte fixe et est baigné par le liquide à pomper. De tels groupes sont notamment utilisés pour forcer la circulation de l'eau dans les instal- lations de chauffages centraux.
Dans les groupes moto-pompe connus de ce type la calotte qui pas- se dans l'entrefer du moteur est fixée de façon étanche sur un support, appelé tube central, présentant une bride sur laquelle vient se fixer, d'une part, le stator du moteur et, d'autre part, le corps de pompe.
Ce tube central présente en général deux paliers portant l'arbre reliant le rotor du moteur à la roue de pompe. Ces paliers sont lubrifiés par l'eau en circulation dans l'installation de chauffage.
Pour absorber la poussée axiale qu'exerce'la roue de pompe sur l'arbre, il est prévu un palier de butée, généralement à patins multiples
Une circulation d'eau assurant l'échange de l'eau de lubrifica- tion des paliers ainsi que le refroidissement de l'induit du moteur est assu- rée par divers trous percés dans le tube central, puis par l'entrefer laissé entre la calotte et l'induit, et, enfin, par un trou relativement petit percé au centre de l'arbre dans toute sa longueur, réalisant ainsi un circuit entre le refoulement de la pompe et l'aspiration.
La fabrication des diverses pièces composant un tel groupe moto- pompe est onéreuse, en particulier la fabrication de l'arbre percé et du palier de butée à patins. De même le tube central est une pièce coûteuse étant donné son volume et son usinage qui demande aussi beaucoup de soinso
Le groupe moto-pompe selon l'invention vise à remédier aux incon vénients précitésIl se distingue des groupes moto-pompe connus par le fait
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que l'arbre d'entraînement de la roue de pompe par le moteur est tubulaire et tourne autour d'un axe fixe qui lui sert de support et qui est solidaire à ces deux extrémités de la partie fixe du groupe.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un groupe moto-pompe selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue en coupe axiale.
La fig. 2 est une vue, semblable à la fig. 1, d'un détail.
La fig. 3 est un diagramme de la répartition des pressions sur la face du rotor disposée à l'opposé de la roue de pompe.
Les fig. 4 et 5 sont deux vues à plus grande échelle, l'une de profil et l'autre de face, d'un dispositif de contrôle du sens de rotation de la pompe.
Le groupe moto-pompe représenté comprend un moteur asynchrone formé d'un rotor 1 et d'un stator 2.. Le rotor 1 est solidaire d'un arbre tubu- laire à une extrémité duquel est fixé à l'aide d'un écrou 15 une roue de pompe solidaire d'un déflecteur 16.
Le rotor 1 est enveloppé d'une calotte 1 fixée par des vis 6 et une bague '1 sur le corps de pompe 8. Le carter 2 du moteur est lui-même fixé au corps de pompe 8 par des vis 10.
L'arbre tubulaire 3, formant l'arbre d'entraînement de la pompe par le moteur, tourne autour d'un axe fixe 11 qui lui sert de support. En ef- fet, l'arbre tubulaire 1 repose sur l'axe 11 par deux coussinets 12 soli- daires de l'arbre tubulaire 3.
Cet axe support 11 est fixé à l'une de ses extrémités au corps de pompe 8 età son autre extrémité au centre du fond 13 de la calotte 5 par un écrou 14.
Il subsiste entre le rotor 1, et la calotte d'une part, et le corps de pompe et la roue 4, d'autre part, un certain jeu permettant un dé- placement axial du rotor 1, par rapport au stator 2.
Le fonctionnement du groupe moto-pompe représenté est le suivant-:
Lorsque l'on connecte le moteur au courant d'alimentation, l'induit ou rotor 1 se met à tourner et entraîne la roue 4. Celle-ci aspire le liquide par la conduite 17 du corps 8 et le refoule à une pression supérieure P con- tre le déflecteur 16 qui le dévie dans le passage 18 du corps 3.
Les diverses poussées axiales s'équilibrent comme suit :
Les pales de la roue subissent une réaction axiale due à la pous- sée de l'eau et dirigée dans le sens de la flèche F. La réaction due à la dé- viation de l'eau sur le déflecteur 16 donne une poussée dynamique axiale f dans le sens opposé à F et de valeur différente de celle-ci, tandis que les pres- sions statiques sur les deux faces du déflecteur s'équilibrent.
La chambre 20 est à la pression de refoulement P grâce à l'espace 21. Cette pression agit sur la face 22 de l'induit 1.
La chambre 23. constituée par l'espace compris entre le fond 13 de la calotte et l'induit 1 est à une pression moyenne inférieure à la pres- sion de refoulement P de la chambre 20. En effet, le liquide situé dans cette
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chambre 23 est soumis à un mouvement de rotation plus ou moins rapide. Or,\) en vertu de la force centrifuge agissant dans une masse liquide en rotation, les pressions, dans chaque zone circulaire, peuvent être représentées par un para- boloïde de révolution (figo 3), dont la partie hachurée 24 correspond à la pres- sion en chaque point.
La hauteur A correspond donc à la différence de pression existant entre le centre et la périphérie.Mais comme cette chambre 23 est en communication avec la chambre 20 sous pression P par l'entrefer 62 laissé en- tre l'induit 1 et la calotte 5le point C du paraboloïde correspond à la pres- sion P, la pression sur le reste de la surface de l'induit allant en diminuant vers le centre. Donc la pression moyenne, de valeur B, sur cette face, est in- férieure à la pression P agissant sur l'autre face, d'où il résulte une pous- sée axiale G sur l'induit dirigée dans le même sens que et à laquelle elle s'ajoute.
On peut ajuster cette valeur G de telle fagon que G + f équili- brent à peu de chose près la force F, en faisant tourner plus ou moins vite le liquide emprisonné dans la chambre 23; pour cela, il suffit de mettre des ailettes 26 plus ou moins grandes,sur l'induit, lesquelles augmenteront la vitesse de rotation du liquide, si l'on veut faire baisser la pression dans la chambre 23; ou bien, de mettre'des ailettes fixes 27 (figo 2), plus ou moins grandes, dans le fond 13 de la calotte 2, lesquelles ralentiront la ro- tation du liquide si l'on veut éviter une baisse trop forte de la pression dans ladite chambre 23. Toutefois, il est impossible d'obtenir un équilibre parfait au moyen de ces différentes forces à tous les régimes de fonctionnement de la pompe, celui-ci variant avec chaque application.
La différence entre F agissant dans un sens et f + G agissant dans l'autre sens provoque un déplacement axial de tout le rotor. L'induit 1 est alors déplacé par rapport au stator 2 ce qui donne naissance à une traction magnétique axiale cherchant à ramener l'induit en face du statortraction qui augmente avec le décalage 28 (figo 2)Ce déplacement axial pouvant se faire soit d'un côté, soit de l'autre de la position idéale de l'induite cette trac- tion magnétique agit aussi dans un sens ou dans l'autre. Si le décalage se fait comme l'indique la fig. 2, la traction magnétique se fait dans le même sens que f + G auxquelles elle s'ajoute. Si le décalage est dans le sens con- traire, la traction magnétique se fait aussi en sens contraire et s'ajoute à la force F.
Le rotor prend automatiquement une position correspondant à l'équi- libre des forces axiales résultant du régime de marcheo -Pour assurer la lubrification des coussinets 12, un ou plusieurs trous 29, percés dans l'arbre tubulaire 1, mettent la chambre 30, comprise en- tre la paroi intérieure de l'arbre 3 et l'axe 11, en communication avec la chambre 20 et par conséquent avec la pression P de refoulement. Comme les deux chambres extrêmes 12 et 23 sont à des pressions inférieures à cette pres- sion P, il y aura écoulement dans le jeu laissé entre les coussinets 12 et l'axe 11.
Le liquide pour passer dans la chambre 30, est obligé de traverser les trous 29,dans lesquels il est soumis à la force centrifugeo Les corps étrangers en suspension dans le liquide, mais de poids spécifique plus grand, seront rejetés, la vitesse centripète de l'eau dans ces trous étant très fai- ble. Il se produira ainsi une certaine épuration de l'eau de lubrificationo Le liquide passant dans le coussinet côté calotte assurera le refroidisse- ment de l'induit.
Il est nécessaire, lors de l'installation d'une pompe, de s'assu- rer que son sens de rotation est correct,et cela même si l'installation est remplie d'eau. Cette opération se fait au moyen d'un doigt 31 traversant la paroi du corps de pompe 8. Ce doigt 31 (figo 4 et 5) a son extrémité coupée en biais formant ainsi un bec excentré 32 et comporte à l'autre extrémité une tête sur laquelle sont marquées des flèches 33 ou signes conventionnels quelconques permettant de se rendre compte, de l'extérieur, de la position du bec 32. Un téton 34 permet d'exercer l'appui bien au centre.
Pour le con- trôle de la rotation, on enlève un bouchon 35 assurant l'étanchéité du corps
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de pompe 8, on oriente le doigt 31 dans une position quelconque, autre que celle qu'il doit prendre,on le pousse contre la roue ¯4 en marche; dès que le bec touche la roue 4, le doigt 31 tourne d'un certain angle sous l'ac- tion du frottement et les flèches 33 indiquent le sens de rotation. Le sens de rotation normal est indiqué, d'autre part, par des flèches venues de fonderie sur le corps de la pompe ou du moteur, ce qui permet de se rendre compte de la marche correcte ou incorrecte de la pompe.
En variante, l'axe fixe 11 au lieu d'être fixé à la calotte par l'éorou 14 pourrait être fixé à tout autre partie fixe du groupe moto- pompe.
De plus, la roue de pompe 4 pourrait être soit une roue de pompe centrifuge, soit une roue à hélice.
REVENDICATIONS
1. Groupe moto-pompe hydraulique dont le rotor du moteur est en- veloppé par une calotte fixe et est baigné par le liquide à pomper, caracté- risé par le fait que l'arbre d'entraînement de la roue de pompe par le mo- teur est tubulaire et tourne autour d'un axe fixe qui lui sert de support et qui est solidaire à ses deux extrémités de la partie fixe du groupe.
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HYDRAULIC MOTORCYCLE PUMP GROUP.
The present invention relates to a hydraulic motor-pump unit without a gland of the type in which the motor rotor is enveloped by a fixed cap and is bathed in the liquid to be pumped. Such groups are used in particular to force the circulation of water in central heating installations.
In known motor-pump units of this type, the cap which passes through the air gap of the motor is tightly fixed to a support, called the central tube, having a flange to which is fixed, on the one hand, the stator of the motor and, on the other hand, the pump body.
This central tube generally has two bearings carrying the shaft connecting the rotor of the motor to the pump wheel. These bearings are lubricated by the water circulating in the heating installation.
To absorb the axial thrust exerted by the pump wheel on the shaft, a thrust bearing is provided, generally with multiple pads.
A water circulation ensuring the exchange of the lubricating water of the bearings as well as the cooling of the motor armature is ensured by various holes drilled in the central tube, then by the air gap left between the cap and armature, and, finally, by a relatively small hole drilled in the center of the shaft throughout its length, thus providing a circuit between the pump discharge and the suction.
The manufacture of the various parts making up such a pump unit is expensive, in particular the manufacture of the drilled shaft and of the thrust pad bearing. Likewise, the central tube is an expensive part given its volume and its machining which also requires a lot of care.
The motor-pump unit according to the invention aims to remedy the aforementioned drawbacks It differs from known motor-pump units by the fact
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that the drive shaft of the pump wheel by the motor is tubular and rotates around a fixed axis which serves as a support for it and which is integral at these two ends of the fixed part of the group.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of a motor-pump unit according to the invention.
Fig. 1 is an axial sectional view thereof.
Fig. 2 is a view, similar to FIG. 1, of a detail.
Fig. 3 is a diagram of the distribution of the pressures on the face of the rotor arranged opposite the pump wheel.
Figs. 4 and 5 are two views on a larger scale, one in profile and the other from the front, of a device for controlling the direction of rotation of the pump.
The motor-pump unit shown comprises an asynchronous motor formed of a rotor 1 and a stator 2. The rotor 1 is integral with a tubular shaft at one end of which is fixed using a nut. 15 a pump wheel integral with a deflector 16.
The rotor 1 is surrounded by a cap 1 fixed by screws 6 and a ring 1 on the pump body 8. The motor housing 2 is itself fixed to the pump body 8 by screws 10.
The tubular shaft 3, forming the drive shaft of the pump by the motor, rotates around a fixed axis 11 which serves as a support for it. In fact, the tubular shaft 1 rests on the axis 11 by two bearings 12 integral with the tubular shaft 3.
This support pin 11 is fixed at one of its ends to the pump body 8 and at its other end to the center of the bottom 13 of the cap 5 by a nut 14.
There remains between the rotor 1, and the cap on the one hand, and the pump body and the impeller 4, on the other hand, a certain clearance allowing an axial displacement of the rotor 1, relative to the stator 2.
The operation of the motor-pump unit shown is as follows:
When the motor is connected to the supply current, the armature or rotor 1 starts to rotate and drives the wheel 4. The latter sucks the liquid through the pipe 17 of the body 8 and delivers it at a higher pressure P against the deflector 16 which deflects it into the passage 18 of the body 3.
The various axial thrusts are balanced as follows:
The impeller blades undergo an axial reaction due to the thrust of water and directed in the direction of the arrow F. The reaction due to the deflection of water on the deflector 16 gives an axial dynamic thrust f in the opposite direction to F and of a different value from it, while the static pressures on the two faces of the deflector are balanced.
The chamber 20 is at the delivery pressure P thanks to the space 21. This pressure acts on the face 22 of the armature 1.
The chamber 23. formed by the space between the bottom 13 of the cap and the armature 1 is at an average pressure lower than the delivery pressure P of the chamber 20. In fact, the liquid located in this chamber.
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chamber 23 is subjected to a more or less rapid rotational movement. Now, \) by virtue of the centrifugal force acting in a rotating liquid mass, the pressures in each circular zone can be represented by a para- boloid of revolution (figo 3), the hatched part 24 of which corresponds to the pres - sion at each point.
The height A therefore corresponds to the pressure difference existing between the center and the periphery. But since this chamber 23 is in communication with the pressure chamber 20 P by the air gap 62 left between the armature 1 and the cap 5le point C of the paraboloid corresponds to the pressure P, the pressure on the rest of the surface of the armature decreasing towards the center. So the average pressure, of value B, on this face, is lower than the pressure P acting on the other face, from which there results an axial thrust G on the armature directed in the same direction as and to which it is added.
This value G can be adjusted in such a way that G + f more or less equilibrates the force F, by causing the liquid trapped in chamber 23 to rotate more or less quickly; for this, it suffices to put more or less large fins 26 on the armature, which will increase the speed of rotation of the liquid, if we want to lower the pressure in the chamber 23; or, to put fixed fins 27 (figo 2), more or less large, in the bottom 13 of the cap 2, which will slow down the rotation of the liquid if we want to avoid a too great drop in pressure in said chamber 23. However, it is impossible to obtain a perfect balance by means of these different forces at all the operating modes of the pump, this varying with each application.
The difference between F acting in one direction and f + G acting in the other direction causes an axial displacement of the whole rotor. The armature 1 is then moved relative to the stator 2 which gives rise to an axial magnetic traction seeking to bring the armature back in front of the statortraction which increases with the offset 28 (figo 2) This axial displacement can be done either by one side, or the other of the ideal position of the armature, this magnetic traction also acts in one direction or the other. If the offset is done as shown in fig. 2, the magnetic traction is done in the same direction as f + G to which it is added. If the offset is in the opposite direction, the magnetic traction is also done in the opposite direction and is added to the force F.
The rotor automatically assumes a position corresponding to the equilibrium of the axial forces resulting from the running speed - To ensure the lubrication of the bearings 12, one or more holes 29, drilled in the tubular shaft 1, put the chamber 30, included between the inner wall of the shaft 3 and the axis 11, in communication with the chamber 20 and consequently with the delivery pressure P. As the two end chambers 12 and 23 are at pressures lower than this pressure P, there will be flow in the clearance left between the bearings 12 and the pin 11.
The liquid to pass into the chamber 30, is forced to pass through the holes 29, in which it is subjected to centrifugal forceo Foreign bodies suspended in the liquid, but of greater specific weight, will be rejected, the centripetal speed of l the water in these holes being very low. A certain purification of the lubricating water will thus take place. The liquid passing through the bearing on the shell side will ensure the cooling of the armature.
When installing a pump, it is necessary to ensure that its direction of rotation is correct, even if the installation is filled with water. This operation is done by means of a finger 31 passing through the wall of the pump body 8. This finger 31 (fig. 4 and 5) has its end cut at an angle thus forming an eccentric spout 32 and comprises at the other end a head on which are marked arrows 33 or any conventional signs making it possible to realize, from the outside, the position of the spout 32. A stud 34 makes it possible to exercise the support well in the center.
To check the rotation, a plug 35 is removed ensuring the tightness of the body.
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pump 8, the finger 31 is oriented in any position other than that which it must take, it is pushed against the wheel ¯4 in motion; as soon as the nose touches the wheel 4, the finger 31 rotates through a certain angle under the action of friction and the arrows 33 indicate the direction of rotation. The normal direction of rotation is indicated, on the other hand, by arrows coming from the foundry on the body of the pump or of the motor, which makes it possible to realize the correct or incorrect operation of the pump.
As a variant, the fixed axis 11 instead of being fixed to the cap by the hole 14 could be fixed to any other fixed part of the motor-pump unit.
In addition, the pump wheel 4 could be either a centrifugal pump wheel or a propeller wheel.
CLAIMS
1. Hydraulic motor-pump unit in which the motor rotor is enveloped by a fixed cap and is bathed in the liquid to be pumped, characterized by the fact that the drive shaft of the pump wheel by the mo - tor is tubular and rotates around a fixed axis which serves as a support and which is integral at both ends of the fixed part of the group.