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PERFECTIONNEMENTS AUX:ROTORS POUR POMPES CENTRIFUGES.
L'invention est relative à des rotors pour pompes centrifuges et a pour but de construire un rotor de pompe centrifuge qui convient par- ticulièrement bien à l'emploi au pompage de fluides contenant des matières solides. Toutefois, le rotor perfectionné actuel n'est pas limité à des pompes pour eaux résiduaires, car on peut aisément l'employer dans des pompes centrifuges ayant une grande utilité dans le pompage de fluides en général.
Dans des systèmes de traitement de produits résiduaires utili- sant des pompes communes ou ordinaires telles que celles à rotor à ailet- tes et analogues, la pratique courante consiste, pour réduire au minimum le blocage de la pompe, à utiliser des pompes de capacité notablement plus grandes que ce qui serait nécessaire autrement, afin de faciliter le passage de matières solides et fibreuses à travers la pompe. Les pompes de capacité plus grandes nécessitent du reste des moteurs de commande de grandeur corres- pondante qui augmentent par conséquent les frais initiaux d'installation.
En outre, par suite des capacités de pompes dépassant les conditions optima, dans beaucoup de cas, les pompes ne fonctionnent que de façon intermitten- te, alors que la marche continue est de loin préférable particulièrement dans des opérations de purification bactériologiquesde produitsrésiduaires.
Il en résulte qu'on sacrifie Inefficacité de purification des produits ré- siduaires à une réduction de la fréquence de blocage de la pompeMais même avec des pompes de dimensions trop fortes, le blocage du rotor, bien que moins fréquent que lors de l'emploi de pompes plus petitesse produit suffisamment fréquemment dans de nombreuses, si pas dans la plupart des installations, pour constituer-un problème sérieux.
Les notions qui précèdent s'appliquent en général à de nombreux genres de systèmes de pompes autres que les systèmes pour produits résiduai- res. En outre, dans des cas de systèmes de pompage utilisés au transport ou au déplacement de matières alimentaires, poissons ou autres substances fra- giles ou aisément endommagées en suspension dans un support fluide,, l'emploi des anciens rotors, principalement à ailettes,, aboutit à des pertes en pour- centage élevées de la matière transportée à la suite de dégâts causés à ces
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matières par les ailettes du rotor.
En conséquence, le principal but de la présente invention con- siste à construire un rotor de pompe centrifuge perfectionné qui évite les inconvénients précédents en créant une pompe qui peut être utilisée dans des systèmes de produits résiduaires ou autres systèmes de pompage, ayant des dimensions notablement inférieures à celles utilisées actuellement dans un système donné, et pouvant marcher sans se bloquer en marche normale.
L'invention consiste en un rotor de pompe centrifuge comprenant un corps de rotor muni d'un passage d'allure générale hélicoïdale entre ses extrémités,dont une est une entrée d'aspiration et dont l'autre est une sortie prévue dans la périphérie du corps du rotor.
En se référant à présent aux dessins en annexe g
La figure 1 est une coupe longitudinale en élévation à travers un corps de pompe et un rotor réalisant la présente invention, la coupe étant prise suivant la ligne 1-1 sur la figure 2.
La figure 2 est une vue en coupe axiale de la pompe et du rotor.
La figure 3 représente une vue terminale agrandie dans laquelle le passage du rotor est représenté en traits interrompus.
Les figures 4, 5, 6 et 7 sont des coupes axiales du rotor prises respectivement suivant les lignes 4-4, 5-5, 6-6 et 7-7 de la figure 3,.et
La figure 8 est une vue en perspective d'un noyau utilisé à la coulée du passage du rotor lors du moulage du rotor, le noyau étant représen- té pour faciliter la représentation de l'allure du passage.
La figure 9 est une coupe longitudinale en élévation à travers un corps de pompe et un rotor, ce dernier portant une masse d'équilibrage.
La figure 10 est une coupe transversale en élévation à travers la pompe prise suivant la ligne 10-10 de la figure 9.
La figure 11 est une coupe longitudinale en élévation du rotor représenté sur la figure 9.
En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, on représente une pompe centrifuge qui comprend une section de logement centrale 10 portant une chambre de rotor 11 qui se termine en un passage de refoulement tangen- tiel 12 (figure 1). La section du logement central est fermée sur ses faces opposées par des fermetures de logement 14 et 15, la fermeture 14 formant une ouverture d'entrée axiale 16 à travers laquelle le fluide pénètre dans la pompe. La fermeture opposée 15 forme un ensemble de palier et boîte à bourrage 18 pour l'arbre de commande 19 du rotor de la pompe et cet arbre supporte le rotor 20 à l'intérieur du logement et la commande. L'arbre 19 peut être commandé par un moteur électrique ou d'autres organes de puissan- ce (non représentés).
Comme on l'indique sur la figure 2, le rotor comprend une ouverture d'aspiration axiale 22 vis-à-vis de l'ouverture du corps 16, et un passage de fluide, représenté seulement partiellement en 23 et'.24, a- boutissant et débouchant à la périphérie du rotor, d'une manière qui va main- tenant être décrite de façon plus détaillée.
Le caractère et la formation structurelle du rotor 20 ressor- tent des vues représentées sur les figures 3 à 7. Comme on le voit sur ces figures, le rotor comprend un corps 26, construit de préférence, bien que ce ne soit pas nécessaire, en une pièce unique ou unitaire, ayant une sec- tion comprenant une partie 27 de périphérie circulaire et une partie 28 se
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rétrécissant vers l'intérieur et latéralement à partir de la périphérie de la partie 27 d'un côté de celle-ci,, en formant une surface frontale lis- se concave 30. Sur la face opposée ou arrière 31 de la partie du corps principal 27 se trouve axialement un trou fileté 32 destiné à recevoir le bout fileté 34 (figure 1) de l'arbre de commande du rotor.
A l'intérieur du corps du rotor se trouve un passage unique 35 en communication ouverte avec l'ouverture d'aspiration 22 prévue à la petite extrémité 36 de la partie du corps 28, l'ouverture d'aspiration ayant une forme désirée quel- conque, de préférence circulaire telle que représentée, et dont le centre coïncide avec l'axe du rotor. Le passage 35, prévu dans la partie de cette pièce située à l'intérieur du corps 26, est caractérisé dans l'exemple ac- tuel, par une section transversale circulaire de diamètre donné, demeu- rant substantiellement uniforme sur toute la longueur du passage.
Bien qu' on préfère actuellement le passage à section circulaires il est bien enten- du que le passage 35 peut avoir une section autre que la section circulaire, par exemple une section elliptique ou hexagonales et en outre, le diamètre ou l'aire de la section transversale du passage peut être uniforme ou varia- ble sur toute la longueur du passage suivant ce qu'on désire ou ce qu'on trou- ve commode à l'application du rotor au pompage. Comme on le représente sur les différentes vues en coupe du rotor, le passage 35 débutant à l'entrée d'aspiration 22 s'étend à l'intérieur de la partie effilée 28 du corps sui- vant une allure générale hélicoïdale dont la distance radiale à l'axe du rotor augmente, et qui se prolonge en hélice à l'intérieur et à travers la partie principale du corps 27 vers la périphérie de ce dernier.
Quand le passage 35 s'approche de la périphérie de la partie 27 du corps principal, il s'ouvre à la périphérie d'abord comme on l'indique en 38 sur la figure 6, et continue de là le long de la périphérie du rotor jusqu'à ce que la surface de fond 39 du passage débouche à la surface péri- phérique du rotor en 40 (figure 1) Il en résulte que la partie du passage 35, qui s'ouvre à la périphérie du rotor, définit un canal 42 de profon- deur diminuant progressivement, comme on l'indique sur les figures 1 et 3.
Les caractéristiques du noyau et du moule du passage qui peuvent être utilisés au moulage de l'entrée d'aspiration 22, du passage 35 et de son canal de sortie 42, et de la partie du corps principal 27, sont repré- sentées sur la figure 8. L'allure hélicoïdale du passage 35 y est clairement représentées et comme on le voit sur cette figure, le parcours hélicoïdal du passage, y compris son canal,, forme substantiellement plus qu'une spire d'hélice unique, bien qu'il soit bien entendu que la longueur hélicoïdale de ce passage puisse être supérieure ou inférieure à une spire, comme on le dé- sire.
On peut équilibrer le rotor de toute façon appropriée ou bien connue. Par exemples comme on l'indique sur les vues des figures 4 à 7, lors du moulage et de la coulée du rotor, il peut être allégé ou creusé à des endroits déterminés oomme on le voit en 45 dans les différentes figures sus- dites. Une autre manière d'équilibrage est représentée sur les figures 10, 11 et 12.
.On remarquera qu'un rotor correspondant à l'invention éomprend un côté lourde par exemple dans la région du point de référence périphérique 46, le point de référence 46 étant ici situé sur le rayon passant par le centre de la partie lourde. Le rotor est par conséquent soumis à un désé- quilibre de marche agissant non seulement sur sa face lourde, mais de façon importante également au point de vue de la réaction du rotor au passage de l'eau ou de l'eau et des matières solides qu'elle entraîne à travers le passage 35. Il est par conséquent hautement désirable et nécessaire de réaliser un équilibre de marche du rotor qui tienne compte des facteurs de déséquilibre cités ci-dessus, de manière à aboutir à un minimum de vibrations du rotor pendant la marche de la pompe.
On réalise l'équilibre de marche dé- siré dans cette forme de l'invention.!' au moyen de poids appliqués extérieu- rement sur le rotor en un endroit de celui-ci déterminé de la manière qui va maintenant être décrite.
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Dans l'exemple actuel, le poids d'équilibrage est constitué par une masse 47 de matière appropriée qui,lors de l'assemblage final est bou- lonnée, soudée ou fixée d'autre façon ou prévue sur le rotor sur sa face ar- rière 31. Comme on le voit sur la figure 9, la masse 47 a une forme qui s' adapte par un congé approprié à la chambre annulaire 48 formée par la face arrière 31 du rotor en coopération avec la fermeture 15 du logement. La cham- bre 48 s'ouvre à l'intérieur de l'enveloppe 10 à la périphérie du rotor, par exemple par l'ouverture annulaire 49, et il apparaît que, de cette ouverture, une matière fluide et solide ou autre qui y est contenue, introduite dans l'enveloppe du côté du refoulement du rotor, a tendance à pénétrer dans la chambre 48 par cette ouverture 49.
Il est important d'empêcher l'accumula- tion de matières solides, filamenteuses ou fibreuses ou autres dans la cham- bre 48. En conséquence, la masse 47 est construite de manière à rejeter ou expulser toute matière ayant tendance à pénétrer dans la chambre 48. Dans ce but, la masse 47 reçoit une forme propre à former un rotor dont une par- tie 50 est apte à recouvrir relativement étroitement le moyeu du rotor 51 dans lequel pénètre l'arbre 19 et qui présente une périphérie arquée 52 qui se termine en un bec arrondi 53 se raccordant à l'arête avant du rotor 54, et en unearête 55 arrière arquée.
En expulsant de façon efficace des matières solides, filamenteuses et autres de la chambre 48, la masse 47 em- pêche ou évite l'enroulement de résidus filamenteux et fibreux autour du moyeu 51 du rotor et de la partie voisine de l'arbre 19 attenant à la cham- bre 48. Par conséquent le dispositif actuel évite le freinage du rotor et le rendement réduit qui en résulterait autrement si les conditions indiquées de blocage du moyeu et de l'arbre étaient permises.
Il est également à remarquer ici qu'en donnant à la masse 47 la forme voulue pour réaliser le double rôle d'équilibrage du rotor de la pompe et d'empêchement d'accumulation de résidus dans la chambre 48, elle reçoit une forme effective suivant les lignes d'écoulement comme on l'in- dique sur le dessin. De cette façon, la masse 47 est conditionnée pour n'e- xercer qu'un effet nuisible négligeable sur le rendement total de marche du rotor.
Si on considère maintenant la façon d'établir la valeur du con- tre-poids et la position de la masse 47 sur le rotor pour atteindre l'équi- libre de marche désiré de ce dernier, la masse ayant la forme représentée pour exercer le rôle auxiliaire de rotor décrit plus haut, est disposée sur le côté du rotor opposé au côté lourd et dans une position telle que le rotor se trouve en dehors de l'état d'équilibre statique et en dehors de l'équilibre dynamique quand il fonctionne à sec, c'est-à-dire quand le ro- tor tourne à sa vitesse de rotation normale mais sans faire passer de l'eau à travers lui.
On détermine la position exacte de la masse et à partir d'el- le la condition d'équilibre du rotor et on règle l'ensemble du poids par exemple en enlevant du métal de la masse et/ou du corps du rotor par exem- ple par polissage de la surface ou d'une manière analogue telle que l'ensem- ble du rotor en condition de pompage normal, possède un minimum pratique de vibrations non équilibrées.
Les facteurs de poids et de position de la masse 47 sont mis en relation avec le caractère de construction du rotor compre- nant l'emplacement relatif de sa face lourde, le diamètre extérieur du rotor et le diamètre ou l'aire de section transversale du passage 35.Ainsi, pour un rotor donné, la masse 47 est disposée de manière que la distance A (figu- re 10) entre le point de référence de la partie lourde 46 et l'extrémité ter- minale 56 de la masse 47, ait une valeur fixe demeurant constante pour tous les rotors de la même construction, de même diamètre extérieur et de mêmes dimensions du passage.
La détermination de la distance A dans un rotor de construction, diamètre extérieur et diamètre ou aire de la section de son passage hélicoï- dal unique donnés, peut être, et est accomplie en pratique en soumettant le rotor donné à des essais de vibration et de réglage de la masse 47 sur lui.
Ces essais et réglages de poids sont conduits dans des conditions de pompage
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réel du rotor jusqu'à ce que les essais de vibration accusent un équilibre de marche pratique du rotoro Le degré maximum de vibration du rotor se pro- duisant dans la marche normale de la pompe ne doit pas dépasser une lecture de trois millièmes d'amplitude double d'un indicateur de vibrations ou vi- bramètre standard ou bien connu. En conséquence., pour le réglage actuel de l'équilibre du rotor, on règle la masse 47 en la déplaçant angulairement par rapport au moyeu du rotor jusqu'à ce que la lecture du vibramètre indi- que un déséquilibre minimum inférieur à la limite d'amplitude double de trois millièmes.
Après quoi, la mesure de la distance entre l'extrémité terminale 56 et le point de référence du côté lourd 46, fournit la distance A. Cette distance détermine à son tour la position de la masse d'équilibre pour tous les rotors de caractéristiques semblables. La distance A pour des rotors de diamètre plus grand ou plus petit et de caractéristiques de construction dif- férentes, y compris l'aire de la section des passages du rotor, peut être déterminée de la même manière.Comme exemple de résultat du réglage et de l'essai précédente on trouve dans le cas de rotors de construction donnée dans lesquels le diamètre du passage 35 est de 5 cmo (2 pouces), et le dia- mètre extérieur du rotor est de 17,5 cm (7 pouces), que la distance A est de 14 cm (5-5/8 pouces),
tandis que pour un rotor de diamètre extérieur de 20 cm (8 pouces), la distance A est de 15,7 cm (6-3/16 pouces), et pour un rotor de 22,5 cm (9 pouces), la distance A est de 17,5 cm (7 pouces). Une fois que les distances A ont été déterminées pour des rotors de différentes caractéristiques aux points de vue cités ci-dessus, il devient relativement simple de disposer et fixer convenablement la masse 47 de manière qu'après avoir réglé les valeurs de son contre-poids, par exemple en enlevant du mé- tal d'endroits choisis de la masse, les rotors soient conditionnés en vue d'une marche équilibrée pour laquelle le degré de vibration est bien com- pris entre des limites pratiques déterminées.
-On appréciera maintenant entièrement, d'après ce qui précède, que le rotor est du genre exempt d'ailettes et fournit un passage unique entre l'entrée d'aspiration et la périphérie du rotor, dans lequel le pas- sage a une allure hélicoïdale lisse à travers le rotor, par conséquent dépourvue de coudes brusques et de saillies dans une ou plusieurs zônes quel- conques du passage. Effectivement, le passage 35 est un prolongement de 1' entrée d'aspiration 22. Par conséquent., des matières filamenteuses et soli- des ayant des dimensions pouvant atteindre environ le diamètre du passage 35, traverseront le rotor sans produire de blocage ou de bouchage.
Par conséquente des pompes centrifuges comprenant des rotors conformes à la présente invention, conviennent particulièrement bien à l'em- ploi comme pompes pour produits résiduaires, et peuvent être utilisées avec grand avantage dans des systèmes de traitement de produits résiduaires et analogues. Ces pompes peuvent être construites en dimensions plus faibles que celles exigées jusqu'à présent pour les raisons citées plus haute et peuvent marcher de façon continue pendant de longues périodes, en réalisant ainsi des économies substantielles d'installation et de prix de revient de marche et créant, quand on les introduit dans des systèmes de purification de produits résiduaires, un perfectionnement d'efficacité de ces systèmes comme conséquence de la marche continue de la pompe.
En outrea puisque le rotor assure un passage continu exempt de coudes et de saillies, des pompes comprenant des rotors de ce genre conviennent particulièrement bien à l'em- ploi dans les systèmes de manutention et de traitement de matières alimen- taires en générale comme on l'indique plus haut. Des matières alimentaires, poissons et matières analogues traversent le rotor sans s'écraser ou s'en- dommager, et suppriment ainsi les dégâts rencontrés auparavant dans les ins- tallations utilisant des pompes à rotor à ailettes.
Bien que le rotor tel que représenté ici, ne comprend qu'un pas- sage de fluide unique, on remarquera que le rotor peut avoir une forme à dou- ble aspiration, portant une ouverture d'entrée de chaque côté et un passage
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hélicoïdal menant de chaque ouïe à la périphérie du rotor. Tous les avan- tages attribués ici au rotor à passage unique, s'obtiennent de façon équi- valente dans le rotor à double aspiration construit conformément à la pré- sente invention.
REVENDICATIONS
1. - Rotor de pompe centrifuge, caractérisé en ce qu'il porte un corps de rotor muni d'un passage d'allure générale hélicoïdale entre ses extrémités, dont l'une constitue une.ouverture d'aspiration et l'autre une sortie à la périphérie du corps du rotor.