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PERFECTIONNEMENTS AUX POMPES CENTRIFUGES.
La présente invention vise à empêcher les avaries aux pompes à liquide du type centrifuge lorsqu'elles fonctionnement vanne de refou- lement fermée ou lorsque-le débit au refoulement est très faible.
Lorsqu9une pompe centrifuge est en fonctionnements une partie de l'énergie transmise à la pompe par l'élément moteur est absorbée par les frottements chocs.,remous, et bouillonnements à l'intérieur de la pom- pe. L'énergie ainsi dissipée est transformée en chaleur qui augmente la température du liquide s'écoulant à travers la pompe Lorsque le débit du liquide traversant la pompe est importants l'augmentation de température ' résultante est relativement faible et n'entraîne pas de conséquences sé- rieuses mais, lorsque.
la pompe fonctionne vanne de refoulement fermée ou que le débit de liquide traversant la pompe est très faible, l'augmenta- tion de température peut être considérable et être telle que, en quelques minutes, la température du liquide à l'intérieur de la pompe s9élève jus- qu'au point d'ébullitions et qu'une partie du liquide s'évaporée Une tel- le évaporation peut empêcher le liquide de pénétrer dans l'aspiration de la pompe,ce qui empêche la pompe de refouler du liquideavec pour ré- sultat la possibilité d'un grippage entre les parties en rotation et les parties fixes, grippage dû à l'absence d9une quantité suffisante de liqui- de pour assurer le refroidissement et le graissage.
Les conditions de fonctionnement des installations de pompe centrifuge sont souvent telles qu'un certain débit minimum dans la pompe est nécessaire pour empêcher l'établissement de telles conditions dange- reuses et des moyens sont habituellement prévus pour provoquer, lorsqu'il y a danger d'abaissement du débit dans la pompe en dessous du minimum im- posé pour assurer la sécurité de fonctionnement, l'ouverture d'un orifice de sortie de sûreté sur le refoulement de la pompe, soit par une opération manuelle ou automatiquement,et permettre à la pompe de renvoyer une quan-
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tité déterminée minimum de liquide vers la source d'alimentation en liqui- de,
cette quantité déterminée étant fixée de façon à empêcher une éléva- tion dangereuse de température dans la pompe quelles que soient les condi- tions de fonctionnement.
La quantité d'eau sécoulant à travers une sortie de sûreté est désignée habituellement sous le nom de décharge de by-pass.
Dans certaines installations de pompe'centrifuge les.condi- tions de fonctionnement sont telles qu9un by-pass commandé à la main satis- fait à toutes les exigences mais, dans beaucoup d'installations, telles que celles comportant des pompes centrifuges utilisées pour l'alimentation de chaudières, il est nécessaire de faire fonctionner deux pompes centri- fuges, ou davantage, refoulant en parallèle et de telles pompes sont con- ques dé façon à se partager proportionnellement la quantité totale d'eau refoulée. Pour des débits de liquide extrêmement faibles,il n'est guère possible pratiquement d9assurer que chaque pompe refoulera sa propre part de la charge totale et il peut s'établir des conditions de fonctionnement dans lesquelles l'écoulement est complètement arrêté.
De telles occasions se présentent d'une façon absolument fortuite et il est impossible de les prévenir en commandant à la main la décharge de by-pass, de sorte qu'il est nécessaire qu'un tel by-pass s'ouvre automatiquement dès que le débit tombe en dessous du minimum nécessaireo
Les pompes centrifuges sont habituellement munies du côté refoulement d'un clapet de non-retour qui se ferme dans le cas où du liqui- de a tendance à refluer de la canalisation de refoulement à travers la pom- pe. Il est connu d'utiliser le mouvement de fermeture d'un clapet de non- retour dans la canalisation de refoulement pour ouvrir une décharge de by-pass, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un relais.
Le mouvement de fermeture du clapet de non-retour est habi- tuellement aidé par un ressort et, dans certains cas, la force disponible est limitée à celle que peut exercer le ressort. Dans les grandes in- stallations, il est d'une extrême importance que les,pompes d'alimentation de chaudière soient maintenues en état de marche et que tout risque de dégâts soit évité, et il est donc souhaitable que le bon fonctionnement de la décharge de by-pass soit assuré dans la plus large mesure possible.
La présente invention a pour objet des perfecionnements aux appareils de commande de l'écoulement du liquide de by-pass provenant d'une pompe centrifuge, perfectionnements remarquables notamment en ce que l'ouverture de la soupape de by-pass s'effectue pour une élévation de température prédéterminée de 1-'eau d'alimentation traversant la pompe.
Dans le cas d9un très fort débit de liquide à travers la pom- pe, l'élévation de température due aux causes déjà mentionnées est relati- vement faible, mais l'augmentation de température s'accroît au fur et à mesure que le débit dans la pompe diminue. L'invention prévoit l'utilisa- tion de cet accroissement de l'élévation de température, à un faible dé- bit donné à travers la pompe, pour faire fonctionner le dispositif de dé- charge de by-pass et empêcher ainsi le débit à travers la pompe de tomber en dessous de la valeur correspondant à la quantité minimum d'eau suscep- tible de traverser le dit dispositif de décharge de by-pass.
Dans 'ce but, il est prévu deux thermostats, l'un dans le sys- tème d'aspiration de la pompe, où il est soumis à la température de l'eau -entrant dans la pompe, et l'autre dans le système de refoulement de la pompe, où il est soumis à la température de l'eau au refoulement de la pompe. De préférence, le second thermostat peut être disposé dans la ca- nalisation de refoulement destinée à l'équilibrage hydraulique, à l'in- térieur de laquelle existe un écoulement continu d'eau à une température légèrement supérieure à celle de 1-'eau au refoulement de la pompe.
Cha- cun des deux thermostats peut faire partie d'un système fermé comportant une capsule métallique déformable ou organe analogue, le dit système étant
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rempli d'un liquide dilatable ou d'un gaz, de manière que le volume et/ou la pression à 1?intérieur du système s'élève lorsque croit la température, la dilatation de la capsule suivant au fur et à mesure l'augmentation de volume.
Les deux capsules, 9 fonctionnant en liaison'avec les deux ther- mostats peuvent être reliées par un diaphragme commun ou une plaque de ' jonction commune, le dit diaphragme étant soumis sur ses deux faces respec- tivement aux pressions produites par le liquide à l'intérieur de chacun des systèmes thermostatiqueso Les extrémités opposées des deux capsules peuvent être maintenues en position 1?une par rapport à 1?autre d9une ma- nière rigide ou élastique, de manière quelorsque la pression dans l'une des capsules s'élève au-dessus de la pression dans l'autre capsule, le diaphragme commun se déplace en direction de la pression la plus basse.
La capsùle à haute pression peut être fixée de façon rigide à 1?une de ses extrémités,tandis que la capsule à basse pression est supportée par un organe élastique, tel qu'un ressorti, réglé de façon à équilibrer une ' différence de pression entre les deux capsules déterminées le diaphragme commun pouvant se déplacer librement quand la pression dans la capsule haute pression s'élève.
On peut faire en sorte que le mouvement du diaphragme commun fasse fonctionner un relais du type pneumatique, hydraulique ou électrique etpar exemple dans le dernier des cas cités,commande le passage d'un courant électrique dans un électro-aimant ou un poussoir commandé par so- lénode ou un dispositif à moteur de façon à ouvrir une. soupape pilote permettant 1?écoulement de 1?eau de commande vers un piston qui fait ou- vrir la soupape de by-pass et permet la décharge de 19 eau de by-pass vers le système d'aspiration de la pompe.
Pour empêcher les fuites de la pom- pe pendant les conditions normales de fonctionnement, la soupape pilote est de préférence du type à siégea la soupape de by-pass est également de préférence du type à siègeo
Il peut être prévu un ressort qui exerce une action maintenant la soupape de-by-pass sur son siège et la charge du ressorte augmentée de la pression de refoulement de la pompe,agissant au-dessus de la soupape la maintient fermée et empêche ainsi toute fuite par la soupape de by-pass dans des conditions normales de fonctionnement de la pompe.
En dessous de la soupape de by-passil peut être prévu un piston dont la surface excède fortement la surface de la soupape de by-pass.
La face inférieure du piston est en communication avec la soupape pilote qui est actionnée électriquement sous contrôle du diaphragme commun des capsules. Quand la soupape pilote, s'ouvre, la pression de refoulement de la pompe s'applique ur la face du piston la plus éloignée du by-pass.,- ce qui provoque le déplacement du dit piston vers le haut et le soulè- vement de la soupape de by-pass sur son siègepermettant ainsi au liqui- de décharge du by-pass de franchir la soupape de by-pass en direction de d9alimentation en liquide.
Lorsque la soupape pilote est fermée, 1?eau, à 1-'intérieur de la chambre située sous le piston, fuit, par l'interstice compris entre le piston et la chambre, en direction de la source d9alimen- tation en liquidede telle sorte que le piston est en équilibre et que la charge du ressort., augmentée de la pression de refoulement de la pompe, agissant au-dessus de la soupape de by-pass provoque le retour de la dite soupape de by-pass à sa position de fermeture.
La soupape pilote actionnée électriquement peut être utili- sée en parallèle avec une soupape pilote mécanique.
L9action du diaphragme commun des capsulés mécaniques peut être utilisée pour commander un interrupteur permettant d9employer l'éner- gie électrique pour entraîner un moteur., un électro-aimant ou un poussoir électro-magnétique destinés à ouvrir directement une soupape de décharge de by-pass;
la disposition peut encore être telle que le moteur, électro- aimant ou poussoir électro-magnétique maintienne la soupape de by-pass à
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la position de fermeture et que le mouvement du diaphragme commun fasse fonc- tionner l'interrupteur, ce qui coupe le courant électrique, et que'la pres- sion-de refoulement de la pompe agissant seule, ou conjointement avec un ressortprovoque 1-'ouverture de la soupape de décharge du by-pass et per- mette la décharge de Peau de by-pass du refoulement vers le système d'as- piration de la pompe.
On peut faire en sorte que le mouvement du diaphragme commun des capsules commande l'alimentation électrique pour une élévation de tem- pérature donnée dans la pompe et il peut être prévu des moyens de réglage grâce auxquels le mouvement du dit diaphragme peut être amené à se produire pour des élévations de température allant en croissant ou en décroissant, selon les besoins au cours du fonctionnement de la pompe.
On peut prévoir que le mouvement du diaphragme' commun déplace le commutateur le long dune résistance variable, ce qui permet de faire varier 1?ouverture de la soupape de by-pass entre zéro et pleine ouvertu- re, de façon à maintenir une différence de température déterminée et sén- siblement constante dans la pompe, grâce à quoi-la quantité d'eau de by- pass augmente lorsque le débit à travers la pompe diminue et vice-versao A cet effet, le moteur,électro-aimant ou poussoir peut être agencé de fa- çon que son mouvement,ou sa course, varie selon la position du commuta- teur commandé par le diaphragme commun.
L'interrupteur commandé par les capsules peut être agencé de façon à manoeuvrer un dispositif électrique mère dont la position commande un dispositif électrique asservie de manière que la position du disposi- tif asservi soit déterminée par la position du dispositif mère, et que le dispositif asservi commande l'ouverture de la soupape de by-pass à toute position voulue entre la fermeture et la pleine ouverture.
A titre nullement limitatif et pour rendre 1-'invention plus compréhensible on a décrit et représenté sur le dessin annexé des exem- ples de réalisation pratique de l'intérieur
Dans ce dessin la fig. 1 est une vue schématique, en coupe partielle, d'un dispositif de by-pass automatique à fonctionnement thermique; la fig. 2 est une vue schématique, en coupe partielle, d'un dispositif de by-pass automatique à fonctionnement thermique et mécanique;
la fig. 3 est une vue schématique partielle représentant une variante comportant un transmetteur et un récepteur à rapport de propor- tionnalité entre les thermostats et la soupape de by-passo
Dans l'exemple représenté à la figo 1, une pompe centrifuge 1 est agencée pour aspirer de 1?eau d'un réservoir d'alimentation 2 et la refouler au-delà d'un clapet de non-retour 3 vers une chaudière (non repré- sentée). En dessous du clapet de non-retour 3 est prévu un embranchement 4 d'où une canalisation de décharge de by-pass 5 retourne au réservoir d'ali- mentation 2, une soupape de commande 6 étant disposée dans la conduite de décharge du by-pass pour commander l'écoulement de l'eau de by-pass.
La pompe 1 est munie d'un dispositif d9équilibrage hydraulique 7.
Un thermostat 8 est disposé dans la conduite d'aspiration 9 menant à la pompe 1, de manière à être soumis à la température de 1-'eau qui entre dans la pompe alors qu'un autre thermostat 10 est disposé dans la conduite de refoulement de la dérivation d9équilibrage 7, de manière à être soumis à la température de l'eau de refoulement dans cette conduite.
Le thermostat 8 est relié à une capsule métallique déformable 11 au moyen d'un système fermé qui est rempli d'un liquide ou d'un gaz sensible à la température du thermostat 8, tandis que le thermostat 10 est relié, par un qystème ferméà uneautre capsule métallique déformable 12 remplie d'un gaz ou d'un liquide sensible à la température du thermostat de refoule- ment 10.
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Les capsules 11 et 12 sont toutes deux accouplées à un organe sensible commun 13 ayant la forme d'un diaphragme ou'd'une plaque. Une des extrémités de la capsule 12 est maintenue fixe en 129 tandis que l'autre extrémité agit sur 1?organe 13. Une des extrémités de la capsule 11 est maintenue solidement en 11', tandis que 1?autre extrémité agit sûr l'orga- ne 13. Un ressort 14 agit sur 1?organe 13 en -opposition à la capsule 12, Inaction du ressort 14 étant variable par réglage d'une pièce formant écrou 14'. Le mouvement de 1?organe 13 peut être amplifiécomme repré- senté au dessin., par un simple dispositif de levier 13'.
La position de 1?organe 13 est déterminée par la différence entre la température d'aspi- ration et la température de refoulement de 1?eau traversant la pompe '1 et par la charge du ressort 14, qui peut être préalablement réglée de ma- nière à équilibrer toute différence de température voulue. L'organe 13 se déplacera d'un côté ou de 1?autre de sa position d'équilibre selon que la différence de température croît ou décroît.
Il est prévu que le mouve- ment de l'organe 13, provoqué par une élévation de la différence de tempé- ratures déplace un interrupteur à mercure 15 commandant 1-'alimentation en courant électrique d'un poussoir électrique 16 qui,en fonctionnement nor- mal, maintient la soupape de by-pass 6 à la position fermée., alors que, lorsque la différence de température croit jusqu9à une valeur déterminée, le mouvement du dit organe 13 ouvre l'interrupteur 15,
ce qui interrompt le courant d'alimentation du poussoir 16de sorte que la pression de la pompe ouvre la soupape de by-pass 6 et que de l'eau de by-pass est dé- chargée vers le réservoir d'alimentation 20
L9interrupteur 15 est agencé de manière que 1?organe 13 ait à se déplacer d9une course de retour assez importante avant de provoquer le déplacement de 1?interrupteur 15 à la position de fermeture et d9ame- ner ainsi le poussoir 16 à fermer la soupape de by-pass 6. Comme on le voit, la charge du ressort 14 peut être réglée préalablement, par rota- tion de la pièce formant écrou 14',de façon à fixer la différence de température à laquelle 1?interrupteur 15 fonctionnera.
On peut prévoir des thermomètres pour faciliter le réglage de la différence de température à laquelle fonctionne l'interrupteur.
Dans 1?exemple représenté à la fig. 2, la commande thermo- statique peut être utilisée, comme représenté au dessin, pour commander une soupape pilote hydraulique et une soupape de by-passa La soupape de by-pass 6, est du type à siège avec un ressort 17 logé entre la soupape 6' et un couvercle 18, ce ressort étant destiné à aider à la,fermeture de la soupape 6', La pression de refoulement de la pompe 1 agit à la partie supérieure de la soupape 6', conjointement au ressort 17. La soupape de by-pass 69 comporte un prolongement en forme de tige 19 qui traverse le siège de la soupape de by-pass et vient au contact d'un piston 20 qui peut se déplacer librement dans une chambre 21 prévue du côté sortie par rap- port au siège de la soupape de by-pass.
La chambre 21 comporte un cou- vercle 22 qui est relié par une canalisation 23 au refoulement de la pompe et 19'écoulement à travers cette canalisation est commandé par une soupape pilote 24, soupape dont l'ouverture et la fermeture s'effectuent, par 1?intermédiaire d'un mécanisme à relais, du fait des déplacements d'un organe commun 13 des systèmes thermostatiques, comme dans la réalisa- tion représentée à la fig.
la
La surface du piston 20 est beaucoup plus grande que la sur- face de la soupape 6', de sorte que,quand la soupape 69 est ouverte, l'eau à la pression de refoulement de la pompe exerçant son action sur la face inférieure du piston 20 vainct la poussée de l'eau à la partie supé- rieure de la soupape 6', augmentée de celle du ressort, de sorte que la soupape 6' se met à la position d'ouverture et permet à la pompe de re- fouler au-delà de la soupape 6' vers le réservoir d9alimentation 2. Quand la soupape 6' se ferme, 1?eau qui se trouve dans la chambre 21 du piston fuit par 1?interstice compris entré le piston 20 et les parois de la cham- bre 21 vers la sortie du by-pass jusqu'à ce que les pressions sur les deux
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faces du piston s'équilibrent.
La pression de refoulement dé la pompe, augmentée de celle du ressort, provoque alors la fermeture de la soupape 6' et interrompt tout écoulement par la conduite de by-pass.
Du fait que la soupape 24 n'a à commander qu'une faible quan- tité d'eau pour faire déplacer le piston d'ouverture 20 de la soupape de by-pass, la dite soupape 24 peut être très petite, de sorte que l'énergie nécessaire pour la faire fonctionner est réduite au minimum.
L'action du solénïde 16' s'effectue sous la commande d'un interrupteur à mercure 15 dont l'ouverture et la fermeture sont provoquées par les déplacements de 1.9 organe 13 des systèmes thermostatiques, de sorte que la soupape 24 et, par conséquent, la soupape 6' s'ouvrent lorsque la différence entre les températures d9aspiration et de refoulement atteint une valeur prédéter- minée et elles se ferment lorsque cette différence de température atteint une autre valeur déterminée plus basse, de sorte que toute irrégularité dans l'ouverture de la soupape de by-pass est évitéeo
Comme on le voit, il est prévu une soupape pilote supplémen- taire commandée mécaniquement par le mouvement de fermeture du clapet de non-retour 3 du refoulement de la pompe,
de sorte que le by-pass peut être actionné par l'un ou l'autre ou par l'ensemble de ces deux systèmes.
Dans la variante représentée à la fig. 3, le mouvement du levier de thermostat 13' est transmis par 1-'intermédiaire d'un multipli- cateur de couple 26 à un transmetteur 27 et un récepteur 28, ces derniers étant reliés à la soupape - de -, by-pass 62 de manière à pouvoir l'action- ner,de telle sorte que la dite soupape 62 se déplace proportionnellement au mouvement résultant des dispositifs thermostatiques.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux dé- tails de réalisation représentés ou décrits, lesquels n9ont été donnés qu'à titre d'exemple.