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Perfectionnements aux pompe. c8nw1tu....
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La présente intention concerne les pompée centrifuges,
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et# plus pârtieuliereaeatt les poap atyif).n capable dit pou- per des liquides qui contiennent des statUres solides ou llbrtustt #atrâlaée .
Le pompAS8, au moyen d'un pompe centrifuge, de matière solides ou ami-solides ou fibreuses (01-après appel4es collective- ment waattéres solide *} entratndes dan. un liquide pose depuis longte%ps des problèmes à l'industrie hydraulique parc* que 060 matières tendent à engorger le rotor de la pompe. la dépit de te problème, la tendance actuelle est au pompage de liquidée oon"
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tenant des matière. solides en plue ,rand.. quantités et plus
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volumineuses que juoqu â prêtent.
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Dans une tentative pour résoudre ce problème, on à équipé
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une pompe centrifuge classique d'un rotor monté dans un rentonot.
Ment ménage doms la paroi de la chambre de pompage de aorte que la rotation du rotor engendre un tourbillon dans la chambre de pompas,. Le rotor est monté dans son renfoncement de manière à être espacé de la paroi opposée du corps de la pompe d'une distance égal* au diamètre de l'entré. de la pompe de sorte que toute ma-
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t1r.
qui pénètre dans la chambre de pompage peut être refoulés hors de cette chambre par la sortit de la pompe sans venir en contact avec les ailettes du rotor.
Quoique .la. pompes de ce type aient eu un certain succès,
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elles ont 1' inconvénient de ne développer qu'une charge très limi- tée et leur efficacité est extrêmement faible* Cela est dû au tourbillon de liquide formé dans la chambre de pompage par les ailettes du rotor disposées en retrait qui exerce une forée son traire sur le liquide entrant et les matières solides aspirées. Il en résulte donc une perte significative d'efficacité et de charge.
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Cela étant, une telle pompe ntent utilisée que lorsqu'il faut absolument pomper des matières solides de dimensions telles qubellos engorgeraient le rotor d'une pompe centrifuge classique,
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La présente invention a pour but de surmonter les ditti- cultés précités du poapage des matières solides entraînées dans un liquide, au moyen d'une construction perfectionnée de pompe son-
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trifuge comportant un rotor dont les ailettes peuvent être maint* nues dans la chambre de pompage tout en étant encore capables de pomper toute matière solide entrant dans la pompe sans s'engorger
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Suivant la présente invention,
il est prd'pu une pompe cen- trifuge comprenant une chambre de pofflge comportant une entrée de fluide axiale et une sortis de fluide tangentielle et un rotor tournant dans la chambre et comportant un flasque arrière portant
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des ailettes en substance radiales, axialement saillantes et oiroon- tdrent1tllement espacées# caractérisée en et que les ailettes 1'4.
tendent chacune au moins en partie en travers de la chambre de poli..
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page et ont chacune une largeur axiale qui est maximum à la par- tie radialement extérieure de l'ailette et qui diminue à mesure qu' on se rapproche de sa partie radialement intérieure de sorte que les ailettes forment avec le flasque et la paroi de la chambre de pompage plusieurs passages continus qui vont de l'entrée à la sortie de la pompe, la section minimum de chacun de ces passages étant au moins égale à une sphère du mime diamètre que l'entrée de la chambre de pompage.
La pompe centrifuge de l'invention ne s'engorge dono pas parce que les passages continue qui traversent la chambre de pom- page et dont les dimensions équivalent à celles d'une sphère égale au diamètre de l'entrée de la pompe assurent que toutes les matières solides capables de pénétre? dans la chambre par son entrée traver- sent cette chambre vers sa sortit sans engorger la pompe*
Les parties radialement extérieures des ailettes ont de préférence une largeur axiale qui est en substance égale à la pro- fondeur axiale de la chambre de pompage et la largeur axiale maximum de chaque ailette est de préférence située prêt de la périphérie du rotor.
Le bord avant de chaque ailette s'inteurve de préférence progressivement sur toute sa longueur vers et depuis le flasque et peut avoir la tome d'une doucine.
Le bord périphérique de chaque ailette peut être parallèle à l'axe du rotor et il est préférable que le flasque du rotor pré- tente une surface avant, à laquelle les ailettes sont fixées, qui 'incurve vers l'avant vers l'entrée de la chambre de pompage pour atteindre une épaisseur axiale maximum au moyeu du rotor.
La chambre de pompage comporte de préférence des parois radiales en substance parallèles.
Suivant une autre particularité préférée de l'invention, afin que la pompe soit capable de traiter efficacement certains types de matières solides, telles que des matières filandreuses com- posées par exemple de chiffons, qui peuvent pénétrer dans l'entrée @
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de la pompe en longs more aux,
1 rotor de la pompe doit pouvoir tire
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réglé axialeoteat entre sa position avant normale dans laquelle les ailettes sont en substance entièrement contenues dans la chambre de
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pompage et une position rétractée dans laquelle elles en Sont en substance entièrement dégagée$ de cette ohauabre e rotor est de préférence monté sur un arbre qui coulisse ax1alemeat dans un palier.* cet arbre étant relié à un dispositif de réglage servant rez le déplacer axialement pour entraîner la ro- tor entre sa position avant et sa position rétractée,le dispositif de réglage comprenant de préférence une cartouche -palier dans la- quelle tourillonne l'arbre du rotor et qui est empêchée de se dépla- cer axialement par rapport à l'arbre,
cette cartouche coulissant dont une portée fixée au corps de la pompe et étant déplacée axialement par un dispositif prévu à cet effet*
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La cartouche-palier peut être déplacée axialoaent par rapport à sa portée au moyen d'une via tourillonnant dans la cattouche et se vissant dans la portée ou d'un dispositif hydraulique*
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L'invention aéra décrite en détail el-apréat à titre d'exem- ple, avec référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels
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la Zigs, est une coupe d'une pompe centrifuge suivant l'invention)
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la Flg.2 ont une vue d'extrémité de la pompe centrifuge de la P11.1 suivant la ligne XI-11$ la gi.;
1 est une vue d'extrémité semblable à la r1,.2 mais d'une variante; la Fig.4 est un graphique montrant la relation en pour-cent entre la charge et l'efficacité d'une part et la position du rotor d'autre part,le débit de la pompe étant maintenu constant} et, la Fig.5 est un graphique comparant la capacité,la charge et l'efficacité d'une pompe de l'invention tournant à 1150 tours/
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minute avec le rotor rétracté à 100%, à 50%, et non rétracté.
Dans les destine et particulièrement sur la F'ig.l, une pompe centrifuge indiquée d'une manière générale en 9 comprend un
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corps de pompe 10 pourvu d'une entrée 11 et d'une sortit tan...... tielt 12. te corps de pompe 10 contient une chambre de pompage dans laquelle un rotor.indiqué d'une manière générale en 14,est nor- malement monté comme le montre le dessin.La chambre de pompage 13 ' Maportt une volutt périphérique bzz destinée à recueillir la ddohàr go du rotor et à l'envoyer dans la sortit de refoulement . te rotor 14* est relié à un arbre 17 qui "'tend vers l'ar- rière du corps de pompe 10 votre une source da forât rmotriot (non cepr6sentbej.
L#arbre 17 est entouré par un fourreau classique z.6 cooptant avec un joint d'4tanoh'1t' approprié tal qu'une botte 4.1 bourrage 18 comportant le bourrage habituel 19 et son presse-étoupe 20. Marbre 17 tourillonne dent une cartouche-palier 23 qui coulisse
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à son tour dans une portée 24 à une fin que l'on décrira o1-apr.. L portée est à son tour reliée au corps de pompe 10 et à un support de base 25 auquel le corps 10 est étalement fixé.
La pompe centrifuge est également équipée d'une cultes*
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arrière 2$ qui entoure la boite de bourrage 18 et est montée dans un col cylindrique 30 du corps 10 de la pompe. Le col 30 a une
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longueur telle que, lorsque la culasse arrière 28 est en place 80111- me le contre le deasin, l'espace restant suffit pour rétracter le rotor axiolemuat hors de la chambre 13 dans le col 30*
Le rotor 14 comporte un flasque arrière 29 comportant un aoyeu 39 dans lequel un alésage axial 40 cet taraudé pour fixer le flasque sur l'extrémité de l'arbre 17.Le flasque 29 porte des ailet- tes en substance radiales,
socialement saillantes et circonférentiel- leaent espacées 35 sur sa face avant, cette face avant t'incurvant vers l'avant vers l'entrée 11 de la chambre de pompage pour former une saillit axiale qui est maximum au moyeu 30 du flasque.
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Les ailettes bzz 'étendent radialeaent vers l'extérieur jus- quvà la périphérie du flasque et l'épaisseur des ailettes indiquées en 42 sur la fin.2 est, comme le montre le dessin, en substanot égale sur toute leur longueur radiale quoiqu'elle puisse être modifiée, si on le désire.
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Chaque ailette a une largeur axiale 43 qui est maximum |
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sa parti* extérieure radial* et qui diminue vers OR parti$ inti- rieur* radiale comme la montre la yi<*1.0heque ailette présente dont une largeur wal. maximum prêt de la périphérie du rotor en substan- ce égale à la largeur eu la profondeur axiale de la chambre de pou page 13 et cette largeur axial.
diminue jusqutà être nulle au moyeu 59 du flasque du rotor* Le bord avant 46 de chaque *îlette 35 est façonné de telle façon que, lorsque le rotor 14 est dans es pétition de travail nor- male représentée sur la r1I-1, dans laquelle le bord avant de chaque ailette touche presque la paroi radiale opposée 36 de la ohambre de pompage 13p les ailettes forment avec le flasque 29 et la paroi 36 de la chambra plusieurs passages continus 45 qui vont de 1 entrée
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11 à la sortie de refoulement de la pompe. La dimension minimum de
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chacun de ces passages continua 45 est au moins étale à une sphère
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du même diamètre que l'entrée 11 de la pompe.
Avec cette construction, toute matière solide qui pénètre
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dans l'entrée de la pompe peut passer dans un de ces passages con- tjnuo par la chambre de pompage dans la sortie indépendamment de la
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position du rotor en rotation.
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La dimension mini= do ces passages 45 est rendue possible en façonnant le bord avant 46 de chaque ailette 35 de telle façon quop dans le .en. radial de chaque allettte il t'incurve progressi- vement sur tout... longueur en se rapprochent et en e'écartent du flasque. Ainsi, en partant du moyeu 39 du rotor of11"eaZ'ttaent outre oont'reotl.1 entre des ailettes adjacentes est très faible et où
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la distance séparant le bord avant 46 de chaque ailette de la paroi
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opposée 36 de la chambre de pompage est en substance égale au dia- mètre de l'entrée 11, le bord avant de chaque alletu qui ##étend radialement vers l'extérieur, s'incurve progressivement en siioar- tant du flasque et te rapproche de la paroi opposée 36 de la chambre de pompage,, la courbe du bord avant ayant la forme d'une doue in t cou. ne le Montre clairement la '1&.1.
A la périphérie du rotor, le bord
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avant 46 de chèque ailette est très proche de la paroi 36 coma le dessin
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Le bord périphérique de chaque ailette est parallèle à
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l'axe du MtoftOne partie radiait de la paroi 36 4e la eaaabye de pompage est ea substance parallèle .. une partit radiait de la ps- rai arrière de la chambre à la 'fOlutl 15.
La '1c.1 représenta, en traits de chatnattoçloo positions relatives 4 une sphère théorique de diamètre égal à l'entré 11 10r.'ll1' passe par la chambre de pompage dans un des passages 45. 0,* voit que dans des régions des passages 45 décalé*$ radialement vers l'extérieur du moyeu 39* la sphère peut se déplacer entre des
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ailettes adjacentes 35 et une partie de la sphère *#étend vers 1'in* térieur depuis le bord avant de chaque ailette vers le flasque as.
Dans cette position, l'eaptow nécessaire entre le bord avant 46 de chaque ailette de rotor et la paroi 36 de la chambre pour laisser
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passer une sphère de la dimension de l'entra de la pompe est 4:1Jù.. nué.Pour cette raison, le bord avant der chaque #îlette peut et rapprt cher davantage de la paroi du corps de la pompe lorsque l'ailtttt a étend radialement vers l'extérieur. La oourbure du bord avant de chaque ailette se prolonge jusqu9à un point où la distance entre deux ailette. adjacentes est égale au diamètre de l'entrée 11 ou au diamètre de la sphère théorique qui est représentée passant dans la
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pompes n et point, la largeur axiale des ailettes 3$ est taxi= et est en substance égale à la largeur axiale ou profondeur de la chambre de pompage 13.
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Dans certaines applications, la matière potepee est une ma- tière filandreuse comprenant par exemple des chiffons et de intes- tins d'animaux. Cette matière tend à t'enrouler autour des ailettes du rotor et à se coincer dans les espaces étroite séparant les ai- lattes de la paroi opposée 36 de la chambre de pompage.Ce problème est évité dans la pompe centrifuge de l'invention au moyen d'un.
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construction dans laquelle le rotor peut être réglé exialement entre sa position avant normale dans laquelle les ailettea sont ensubetan- ce entièrement contenues dans la chambre de pompage (fi3g.i) et une position rétractée dans laquelle les ailettes août en substance re-
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tirées de la chambre de pompage de sorte que la distance emparant la paroi 36 de* borda avant 46 des ailette* du rotor peut être mo-
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difiée pour empt'chtr tout engorgement entre le rotor et le parois de la chambre de pompage.
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Dans la forme d'exécution de la pompe décrite avec réfèren. et à la rig.1 des dessine annexés, la eartouehe-paller 2' qui est .on- tèe à oou11... dans la portât 24 cocus décrit plus haut est implohée de se déplacer ax1a1w.nent par rapport à l'arbre 17 et un dispositif de r'lla,.,1n41qué d'une manière générale en 4 est prévu pour dé- placer ai,a9iment la cartouche 23 par rapport à la portée 24 et pour la bloquer en place lorsque la réglage axial désiré a été obtenu.
Le dispositif de réglage 49 comprend une oreille 50 attachée
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à la cartouche 23 et l'étendant radialeaent vers l'extérieur de celle- ci, 1 'oreille 50 comportant un alésage '1 en ligne avec un second a- Idsage taraudé 53 dans une oreille 52 fixée à la portée 24,Un boulon 54 ,'étend dans l'alésage 51 de l'oreille 50 et ne vies$ dans 1"a,6 sage 53 de l'oreille 52 de sorte que la rotation du boulon 54 dans les alésages 51 et 53 déplace la cartouche 23 par rapport à la portée 24.
Un écrou 55 est vissé sur le boulon 54 et est pressé contre l'ore111.
50 pour bloquer le dispositif de réglage 49 et ainsi la cartouche 23 dans une position de réglage axial désiré.
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Grâce à et dispositif de rdglage 49, le rotor peut $tre dé- placé axialement entre une position avant qui est représenté* en traite pleine sur la '11.1 et une position rétractée ou arrière re- présenté@ en traits de chaînette sur la Figes et désignée par le chiffre de référence 14' où le flasque 29 est presque en contact avec la culasse arrière 28.Une position intermédiaire dans laquelle le
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rotor est situé approximativement à mi-distance entre ces deux po.1- tion. est représentée en traite de chaînette sur la Fig.l et est déri. gni par la chiffre l,ly".
La volute 15 de la pompe représenté* sur les riguel et 2 servant à recueillir la décharge du rotor et à la refouler vers la sortie tangentielle 12 est de forme circulaire comme le montre claire*'
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ment la Pis.2 mais le rotor de l'invention peut évidemment aussi
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être utilisé avoo une pompe comportant un oorgo de pompe classique ou du type volute tel que représenté sur la Fie.3,quoique le type de corps circulaire 01) à aisance uniforme représenté sur la par aède de meilleures caractéristiques anti-engorgement.
Dans la variante représentée sur la 'il.3,1.1 ailettes du
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rotor qui sont indiquées par le chiffre ,8 sont cintrées vert Itar. rière rad1alement,o'e,t-â-dire que les ailettes t'étendent radiale- ment vers l'extérieur jusqu'à la périphérie du rotor. Cette forée d'ailette est classique dans les pompes centrifuges et sort à amlli rer davantage l'efficacité hydraulique de la pompe de l'invention.
Cependant, chaque ailette 48 comporte un bord avant de même tome
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que celui représenté sur la Fig. y.
Dans le fonctionnement de la pompe centrifuge de l'inven- tionploraque le rotor 14 commence è tourner,le liquide avec la matibr solide entraînée est aspiré par l'entrée 11 et est refoulé par le rotor et s'écoule radialement vers l'extérieur de la façon normale dans des pompes centrifuges* La matière solide dans le liquide passe dans la chambre de pompage 13 par les passages 45 formés entre les ailettes 35, la surface 36 de la paroi de la chambre de pompage et le flasque 29. De cette manière, toute matière solide capable de pénétrer dans l'entrée 11 de la pompe est entraînée dans la chambre de pompage et dans la sortie sans engorger la pompe et empêcher son action.
Si on désire modifier la position axiale du rotor 14 dans la chambre 13, on desserre l'écrou 55 du dispositif de réglage 49 et on fait tourner le boulon 50 dans le sens approprié pour modifier les positions relatives de la cartouche 23 et de la portée. 24. Par exemple, pour écarter le rotor de la paroi 36, on tourne le boulon , 50 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre puis on serre l'é-
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crou 55 contre l'oreille 50 pour écarter la cartouche et ainsi l'arbr 17 et le rotor 14 de la paroi 36 jusqu'à et que l'oreille 49 engage la tête du boulon 50 et le mécanisme de réglage,la cartouche 23, l'arbre 17 et le rotor 13 sont alors bloqués en place.Pour rapprocher
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le rotor de la paroi 36,
on desserre l'écrou 55 et on tourne le boulon 54 dans le sens des aiguilles d'une montre pour rapprocher l'oreille 50, la cartouche 23, l'arbre 17 et le rotor 14 de la paroi 36* Lorsqu'on atteint la position de réglage désirée, on serre à nouveau l'écrou 55 contre l'oreille 50 pour bloquer la car- touche 23 en place.
Les résultats des essais de la pompe centrifuge de l'inven- tion lorsqu'elle tourne à 1150 tours/minute sont résumée dans le gra- phique de la Fig. 5. Les trois courbes descendantes en traits pleins représentent la relation charge-débit et sont appelées non rétracte, rétracté à 50% et rétracta à 100% respectivement pour indiquer la position de réglage axiale du rotor par rapport à la paroi 36 et correspondent aux trois positions du rotor spécifiées avec référence à la Fig.1.
Dans la position non rétractée, le rotor est tel que représenté en traits pleins sur la Fig.l, dans la position rétractée à 50% il est retiré dans le col cylindrique 30 du corps de la pompe en 14'' et dans la position rétractés à fond, il est retiré dans le col 30 en 14'. L'efficacité de la pompe est représentée par les courbes pointillées A, B et C superposées sur les trois courbes de charges-débit.
Cela montre qu'il existe une perte d'efficacité entre la position non rétractée et la position rétractée d'environ six pour-cent.En valeur absolue, la perte d'efficacité est d'environ douze pour-cent*
La perte de charge modérée indiquée par les courbes de la Fig.5 est un avantage intéressant puisque la charge de l'installation qu'une pompe de ce type doit normalement subir est presque constante.
On suppose par exemple que cette charge est représentée par la ligne DE dans le graphique à 55 pieds (16,5m) et la pompe peut alors fonc- tionner au point F,G ou H et surmonter encore la charge de l'installa- tion. Ainsi, diverses positions rétractées peuvent être occupées par le rotor jusqu'à la position rétractée à 100% et la charge de refoule- ment peut encore être maintenue suffisamment élevée pour surmonter la charge statique de l'installation quoique le débit soit diminué.
Dans
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une pompe à rotor ouvert classique conçut pour travailla avec les ai- lettes du rotor placées tout près du couvercle avant du corps de la pompe, un recul semblable du rotor diminue les valeurs de la char- ge de près de de sorte que la pompe dans de nombreuses applica- tient est incapable de surmonter la charge de l'installation* Dans une pompe qui ne $,engorge pas, il est très avantageux de pouvoir rétracter le rotor lorsqu'on le désir@ et de maintenir malgré tout la charge totale développée prêt de sa valeur maximum.
Dans le graphique représenté sur la Fig.4, les caractéristi- que. de la pompe de l'invention sont Indiquées d'une manière légère- ment différente. Les deux courbes en traits pleins en substance plant* montrent qu'avec un débit constant, l'efficacité de la pompe mesurée au point d'efficacité et de charge développée maximum ne diminue que légèrement à mesure que le rotor est rétracté de 0 à 100%. Ces courbe. en substance planes démontrent deux des avantages principaux de la pompe de l'invention,! savoir le maintien des valeurs de la charge développée pour refouler le liquide contre l'action de la charge de l'Installation et l'économie de la consommation d'énergie représentée par la courbe d'efficacité.
En dessous des deux courbes en traita pleine du graphique de la Fig.4 se trouve une autre courbe en traite pointillés montrant les caractéristiques d'une autre pompe du type à rotor réglable classique, La courbe pointillée de cette pompe identifiée par la lettre X dans le graphique montre qu'à mesure que le rotor est rétractée la perte de charge augmente. Par exemple, lorsque le rotor est rétracté de 10%,la perte de charge est de 25%.Cela étant, le réglage de la position du rotor dans cette pompe est très critique, en particulier si la pompe fait partie d'une installation refoulant du liquide contre une charge fixée.
Un très léger recul du rotor dans une telle pompe peut inter- rompre le refoulement du liquide à moins de compenser cette action par d'autres moyens, par exemple en accélérant la pompe ou en dirai nuant la charge de l'installation.
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Dans la pompe centrifuge de l'invention, lorsque le rotor est écarté de la paroi opposée de la chambre de pompage, ,La charge, au lieu de diminuer brusquement comme on pourrait s'y attendre en se basant sur l'expérience des pompes centrifuges classiques, reste en substance invariable jusqu'à ce que le rotor soit complè- tement retiré de la chambre de pompage dans sa position rétractée De plus, inefficacité de la pompe reste élevée pendant la môme pé- riode.
Ces résultats exceptionnels et très souhaitables sont due au moins en partie à la conformation particulière des ailettes du rotor qui exercent en fait une force sur l'eau tourbillonnant dans la chambre de pompage lorsqu'elle est refoulée radialement hors ae la chambre,
Dans la pompe de l'invention, en substance tout le liquide qui est pompé pénétra dans l'entrée du rotor et est projeta radiale- ment vers l'extérieur. A mesure que le liquide s'écoule radialement vers l'extérieur, il s'écarte également du flasque du rotor. Cepen- dant, dans cette région, les ailettes saillent également davantage du flasque et engagent par conséquent encore l'eau qui est pompée et continuent à exercer une force directe sur cette eau.
On estime que ce type d'action, qui se produit lorsque le rotor est rétracté presque entièrement hors de la chambre de pompage est la cause des efficacités et de la charge exceptionnellement élevée de cette pompe dans toutes les positions du rotor.
REVENDICATIONS.
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