CH289796A - Groupe motopompe hydraulique. - Google Patents

Description

  Groupe motopompe     hydraulique.       La présente invention a pour objet un  groupe motopompe hydraulique sans     presse-          étoupe,    comprenant une pompe rotative et un  moteur électrique dont les parties tournantes       fiaignent    dans le     liquide    à pomper et sont  reliées par un arbre tournant dans des pa  liers aménagés dans un support, lequel est  fixé au corps de pompe et sur lequel est. fixé  le stator du moteur, et une calotte passant  dans l'entrefer du moteur de manière à assu  rer l'étanchéité entre le rotor et le stator,  cette calotte étant fixée audit support.  



  Dans un tel groupe motopompe, que la  roue de la pompe soit une roue à hélice ou  une roue centrifuge, une poussée axiale est  toujours exercée sur l'arbre. Cette poussée  dans les pompes connues du type ci-dessus  est généralement absorbée par un palier de  butée, par exemple à patins     multiplés,    dis  posé généralement entre l'induit du moteur  et l'extrémité correspondante du support.  



  Or, de tels paliers de butée à patins doi  vent être exécutés avec précision, ce qui rend  leur fabrication coûteuse. D'autre part, la  charge que peut supporter un tel palier est  limitée, ce qui exclut la possibilité de cons  truire des pompes dépassant une certaine  pression, la réaction hydraulique sur la roue       étant-directement,proportionnelle    à la pression.  



  Le groupe motopompe, objet de l'invention,  vise à remédier aux inconvénients précités;  il est caractérisé par le fait qu'il comprend  au moins une chambre d'équilibrage limitée,  d'une part, par une partie tournante et,    d'autre part, par une partie fixe du groupe,  au moins deux passages pour chaque cham  bre d'équilibrage dont au     moins    un est de  section variable, faisant communiquer ladite  chambre, d'une part, avec le côté aspiration  de la pompe et, d'autre part, avec le côté  refoulement de cette dernière, la section     du-          dit    passage de section variable se modifiant  selon les déplacements axiaux desdites par  ties tournantes,

   de faon que tout déplace  ment de ces parties tournantes dû à une  force axiale soit compensé automatiquement  par une modification de la pression dans la  dite chambre.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemple,     plusieurs    formes et variantes  d'exécution du groupe motopompe hydrau  lique objet de l'invention.  



  Les     fig.    1 à 6 sont des coupes axiales  schématiques de six formes et variantes  d'exécution.  



  Dans la forme d'exécution représentée à  la     fig.    1, le groupe motopompe comprend une  pompe rotative à roue centrifuge 1 tournant  dans un corps de pompe 2 et fixée sur un  arbre tubulaire 3. Cet arbre tubulaire 3  tourne dans des paliers 4 et 5 prévus sur un  support 6 lui-même tubulaire. Ce support 6  présente une bride 7 par laquelle il est  accouplé au moyen de vis 13 au corps de  pompe 2. Sur la. bride 7 de ce     support    et au  moyen d'autres vis 13 est fixé le carter 8 du  moteur électrique servant à     l'entraînement    de  la roue. de pompe 1. Ce moteur comprend     un         rotor 9 enfermé dans. une calotte 10 fixée par  des vis 11 au support. tubulaire 6.

   Cette ca  lotte 10 passe donc dans l'entrefer du mo  teur de manière à assurer l'étanchéité entre le  rotor 9 et le stator 12.  



  Entre le rotor 9 du moteur et la. face ad  jacente 15 du support 6 est disposé un disque  d'équilibrage 14 limitant avec ladite face 15  une chambre d'équilibrage 16. Un passage de  section constante, en l'occurrence l'orifice 17,  fait communiquer la chambre 16 avec le côté  refoulement de la pompe par l'intermédiaire  de l'intérieur du support 6, des trous 18 et du  jeu périphérique 19 séparant la roue de  pompe du corps de pompe 2. Le jeu axial 20,  séparant la face 15 du disque 14, relie la  chambre 16 au côté aspiration de la pompe  par l'intermédiaire de l'alésage central 21 de  l'arbre 3 et du passage existant dans l'entrefer  entre la calotte 10 et le rotor 9 du moteur.  



  L'arbre tubulaire 3 prend appui dans les  paliers 4 et 5 par l'intermédiaire de douilles  de frottement 22 maintenues en position  axiale correcte par des bagues élastiques fen  dues 23 engagées dans des rainures 24 de  l'arbre 3.  



  Le fonctionnement du groupe motopompe  décrit ci-dessus est le suivant  Lorsqu'on connecte le moteur électrique  au réseau d'alimentation en courant, la roue  de pompe 1 entraînée par le rotor 9 du mo  teur aspire le liquide par le canal 25 et le  refoule à une pression supérieure P dans la  bâche spirale 26.  



  L'équilibre de la poussée axiale sur la  roue est réalisé comme suit:  Sur les deux surfaces de diamètre     D-d     situées de part et d'autre de la roue 1 agit la  pression de refoulement P, étant donné la  présence du jeu périphérique 19. Ces deux  surfaces sont par conséquent équilibrées.  Les deux surfaces de diamètre d, situées  aussi de part et d'autre de la roue 1, sont,  l'une, à la pression d'aspiration p du canal  25 et, l'autre, à la pression de refoulement  P, d'où il résulte une poussée axiale dans le  sens de la flèche 27 de valeur F=
EMI0002.0002  
       (P-p)       (en négligeant le diamètre intérieur de  l'arbre).

   Dans la chambre d'équilibrage 16,  dont le diamètre C est un peu plus grand  que d, règne la. pression P qui se transmet  dans cette chambre 16 par les trous 18 et  l'orifice 17,     dimensionné    en conséquence.  D'autre part, dans la chambre 28, constituée  par la calotte 10 et le rotor ou induit 9,  règne la pression p, qui se transmet dans  cette chambre 28 par l'alésage 21 de  l'arbre 3.  



  La résultante des poussées agissant sur le  disque 7.4 et l'induit 9 est représentée par  <I>Fi =
EMI0002.0005  
  </I>     (1'-p).    Comme C est plus grand  que d, on obtient une force     Fl    plus grande  que F. Le rotor va donc chercher à se dé  placer dans le sens de la force FI, mais alors  le disque 14, en s'écartant de la face 15, crée  une fuite qui fait baisser la pression dans la  chambre 16, ce qui fait diminuer la forge     Fl     jusqu'au moment où     Fl    est égale à F. Un  écoulement continu de liquide se produit  donc à travers le jeu 20 et se propage dans  l'entrefer puis revient à     l'aspiration    de la  pompe par l'alésage 21 de l'arbre 3.

   Il est. de  toute nécessité que cet alésage 21 soit grand  par rapport à l'orifice 17, afin que la chute  de pression à travers l'arbre 3 soit. négli  geable et que la pression dans la chambre 28  soit bien égale à p. Ainsi, le liquide opérant  l'équilibrage assure également le renouvelle  ment de l'eau des paliers et le refroidisse  ment du rotor 9.  



  En variante, au lieu d'un seul orifice 17,  on pourrait en prévoir     plusieurs,    disposés,  par exemple, en cercle autour de l'arbre 3.  



  Dans la variante d'exécution de la, forme  d'exécution montrée à la     fig.    1, représentée  à la     fig.    2, le disque d'équilibrage 14 a été  supprimé et c'est le rotor 9 lui-même qui fait  fonction de disque d'équilibrage.  



  La chambre d'équilibrage est donc, dans ce  cas, limitée par la face<B>1.5</B> du support 6, la  face 29 du rotor et la bague de court-circuit  30 de la cage d'écureuil.  



  Comme dans la première forme d'exécu  tion décrite,     dans    cette     variante    la chambre      d'équilibrage 16 communique avec le côté  refoulement de la pompe par l'orifice 17, les  trous 18 et le jeu périphérique 19 alors que  le jeu axial 20 existant entre la face 15 et le  côté du rotor 9, ou plus exactement la bague  30, relie la chambre 16 au côté aspiration de  la pompe. Ainsi, toute variation du jeu 20 due  à une force axiale provoque une variation de  pression dans la chambre 16, ce qui donne  naissance à une force compensatrice rétablis  sant l'équilibre.  



  Dans la forme d'exécution représentée à  la     fig.    3, la chambre d'équilibrage 16 est  )imitée par la face intérieure 31 du corps de  pompe 2 et par un disque 32 solidaire de  l'extrémité de l'arbre 3 opposée à celle por  tant le rotor 9. -Un canal 33 est prévu dans le  corps de pompe 2 pour faire communiquer la  chambre 16 avec le côté refoulement de la  pompe. Le jeu axial 34 existant entre la péri  phérie du disque 32 et la partie en regard 35  du corps de pompe relie la chambre 16 au  côté aspiration de la pompe.  



  Comme on le voit d'après le dessin, toute  variation du jeu 34, due à une force axiale  agissant sur l'arbre 3, provoquera une varia  tion de la pression dans la chambre 16, don  nant naissance à une force compensatrice ré  tablissant l'équilibre.  



  La     fig.    4 représente une variante d'exé  cution dans laquelle la chambre d'équilibrage  16 est limitée par un disque 36 solidaire du       support.    6 et disposé parallèlement à la face  37 de la roue 1 limitant elle-même la chambre  16 sur un côté. Un anneau 38, solidaire de la  roue 1, entoure la périphérie du disque 36.  Un canal 39, percé à travers la roue 1, fait       communiquer    la chambre 16 avec le côté aspi  ration de la pompe. Le jeu axial 40 séparant  la face intérieure 41 de l'anneau 38 du disque  36 permet à la pression P du côté refoule  ment de la pompe de se faire sentir dans la  chambre 16. Ainsi lorsque ce jeu 40 a ten  dance à diminuer, la pression P ne pouvant  plus agir intégralement dans la chambre 16,  la pression dans celle-ci diminue.

   La face 37  de la roue 1 a alors tendance à se rapprocher    du disque 36, ce qui rétablit     un    jeu 40  normal.  



  La     fig.    5 représente une forme d'exécu  tion, qui comprend une roue centrifuge  double 1. Ce genre de roue ne donne aucune  poussée axiale, les mouvements de l'eau de  part et d'autre de la roue étant symétriques.  Par contre, il peut se produire de petites réac  tions axiales dues, par exemple, à un     déséqui-          librage    magnétique ou à une réaction hydrau  lique sur l'induit 9 du moteur. Aussi a-t-il  été prévu deux chambres d'équilibrage 42 et  43 disposées de part et d'autre de la roue 1.  Chacune de ces chambres est limitée par une  face de la roue 1 et par une face en regard  du corps de pompe 2.

   Le jeu 19 prévu entre  la périphérie de la roue 1 et le corps de  pompe 2 fait communiquer le côté refoule  ment de la pompe avec les chambres 42 et 43  alors que les     jeux    axiaux     44    et 45, prévus  entre chacune des ouïes d'entrée 46 et 47 du  liquide dans la roue 1 et les parties voisines  48 et 49, du corps de pompe 2, relient les  chambres 42 et 43 au côté aspiration de la  pompe.  



  En fonctionnement normal, les pressions  dans les chambres 42 et 43 ont une valeur  intermédiaire entre les pressions d'aspiration  et de refoulement de la pompe. Lorsque les  jeux 44 et 45 sont les mêmes, les pressions en  42 et 43 sont les mêmes également. Si la roue  1 est tirée du côté du moteur par exemple, le  jeu 44 augmente, ce qui fait tomber la  pression en 42, tandis que le jeu 45 di  minue et fait monter la pression en 43.  Cette augmentation de la pression dans  la chambre 43 pousse la roue 1 du côté  opposé au moteur jusqu'à ce qu'il y ait équi  libre entre les forces     cherchantyà    déplacer la  roue 1. L'équilibre s'établit donc automa  tiquement.  



  Dans la forme d'exécution représentée  partiellement à -la     fig.    6, la chambre d'équi  librage 16 est limitée par la face 37 de la  roue 1 et par une face 50 du corps de pompe 2  située en regard. Un canal 51 traverse la  roue de pompe 1 et débouche dans un jeu  axial 52 prévu entre<B>le</B> moyeu 53 de la roue 1      et la face en regard 50 du corps de pompe     \?.     Ce canal 51 fait communiquer la chambre 16  avec le côté aspiration de la pompe.  



  La roue 1 présente en outre un rebord  périphérique 54 délimitant, avec un épaule  ment 55 du corps de pompe 2, un passage 56  dont la section varie selon les déplacements  axiaux des parties tournantes 1, 3 et 9 du  groupe. Ce passage 56 relie la chambre 16 du  côté refoulement de la pompe.  



  Comme cela est clairement visible sur le  dessin, à chaque augmentation de la section  du passage 56 correspond une diminution du  jeu axial 52 prévu entre le moyeu 53 et la  face 50, d'où une augmentation de la pres  sion     dans    la chambre 16 ramenant les parties  tournantes à leur position axiale normale.  Ainsi, toute variation dans la position axiale  des parties tournantes 1, 3 et 9, due à une  force axiale, provoque une variation de la  pression dans la chambre d'équilibrage 16  donnant naissance à une force compensatrice  rétablissant l'équilibre.  



  Dans toutes ces différentes formes et va  riantes d'exécution, un dispositif est prévu  pour contrôler le sens de rotation de la  pompe, son nombre de tours et pour per  mettre éventuellement le déblocage de la  roue de pompe.  



  Ce dispositif comprend un doigt 57 sus  ceptible de coulisser     axialement    dans une  douille 58 solidaire du corps de pompe 2  pour venir s'engager dans l'écrou 59 de fixa  tion de la roue de pompe. Un bouchon 60 est.  en outre prévu pour assurer l'étanchéité du  corps de pompe 2 après le contrôle.  



  A la     fig.    3, ce dispositif est simplifié en  ce sens que le     doigt    57 est solidaire de l'arbre  3 et traverse simplement un alésage 61 du  corps de pompe 2. Un bouchon 60 est cepen  dant prévu pour assurer l'étanchéité du  corps de pompe.

Claims (1)

1. REVENDICATION Groupe motopompe hydraulique sans presse-étoupe, comprenant une pompe rota tive et un moteur électrique dont les parties tournantes baignent dans le liquide à pom- per et sont reliées par un arbre tournant dans des paliers aménagés dans un support, lequel est fixé au corps de pompe et sur le quel est fixé le stator du moteur, et une ca lotte passant dans l'entrefer du moteur de manière à assurer l'étanchéité entre le rotor et le stator, cette calotte étant fixée audit support, caractérisé par le fait qu'il com prend au moins une chambre d'équilibrage limitée, d'une part, par une partie tournante et, d'autre part, par une partie fixe du groupe, au moins deux passages pour chaque chambre d'équilibrage,

   dont au moins un est de section variable, faisant communiquer la dite chambre, d'une part, avec le côté aspira tion de la pompe et, d'autre part, avec le côté refoulement de cette dernière, la section du- dit passage de section variable se modifiant selon les déplacements axiaux desdites parties tournantes, de façon que tout déplacement de ces parties tournantes, dû à une force axiale, soit compensé automatiquement par une mo dification de la pression dans ladite chambre. <B>SOUS-REVENDICATIONS:</B> 1.

   Groupe motopompe selon la revendica tion, caractérisé par le fait que ladite cham bre d'équilibrage est limitée, d'une part, par une face dudit support et, d'autre part, par un disque d'équilibrage fixé sur l'arbre, l'un desdits passages étant constitué par un ori fice faisant, communiquer la chambre avec le côté refoulement de la pompe et l'autre des- dits passages étant formé par un jeu axial variable entre ladite face et le disque et re liant la chambre au côté aspiration de la pompe par l'intermédiaire d'un alésage cen tral de l'arbre et du passage existant dans l'entrefer entre la calotte et le rotor du mo teur, toute variation de ce jeu, due à une force axiale,

   provoquant une variation de la pression dans la chambre, donnant, naissance à une force compensatrice rétablissant l'équi libre. 2. Groupe motopompe selon la. revendica tion, caractérisé par le fait que ladite cham bre d'équilibrage est limitée, d'une part, par une face dudit support et, d'autre part, par le côté en regard du rotor du moteur,

   l'un desdits passages étant constitué par un ori fice faisant communiquer la chambre avec le côté refoulement de la pompe et l'autre des- dits passages étant formé par un jeu axial variable entre ladite face et ledit côté du rotor et reliant la chambre au côté aspiration clé la pompe par l'intermédiaire d'un alésage central de l'arbre et du passage existant dans l'entrefer entre la calotte et le rotor du moteur, toute variation de ce jeu, due à une force axiale, provoquant une variation de la pression dans la chambre, donnant naissance à une force compensatrice rétablissant l'équilibre. 3.

   Groupe motopompe selon la revendica tion, caractérisé par le fait que ladite cham bre d'équilibrage est limitée par une face intérieure du corps de pompe et un disque solidaire de l'extrémité de l'arbre opposée à celle portant le rotor du moteur, l'un desdits passages étant formé par un canal prévu clans le corps de pompe faisant communiquer le côté refoulement de la pompe avec ladite chambre et l'autre desdits passages étant constitué par un jeu axial variable entre la périphérie du disque et la partie en regard du corps de pompe et reliant la chambre au côté aspiration de la pompe, toute variation de ce jeu, due à une force axiale, provoquant une variation de la pression dans la chambre, donnant naissance à une force compensatrice rétablissant l'équilibre. 4.

   Groupe motopompe selon la revendica tion, dans lequel la pompe est munie d'une roue centrifuge, caractérisé par le fait que la dite chambre est limitée par une face de la roue de pompe, par un disque qui lui est pa rallèle et disposé à l'extrémité dudit support située en regard de la roue, et par un an neau solidaire de la roue de pompe et entourant le disque, l'un desdits passages étant formé par un canal traversant la roue de pompe, faisant communiquer ladite chambre avec le côté aspiration de la pompe, et l'autre desdits passages étant constitué par un jeu axial variable séparant une face intérieure de l'anneau du disque et reliant la chambre au côté refoulement de la pompe, toute variation de ce jeu, due à une force axiale,

   provoquant une variation de la pression dans la chambre, donnant naissance à une force compensatrice rétablissant l'équi libre. 5. Groupe motopompe selon la revendica tion, caractérisé par le fait que la pompe est munie d'une roue centrifuge double, par le fait que le groupe comprend deux chambres d'équilibrage situées de part et d'autre de la roue, chacune de ces chambres étant limitée par une face de la roue et par une face en regard du corps de pompe,

   et par le fait que pour chaque chambre d'équilibrage l'un desdits passages est formé par un jeu prévu entre la périphérie de la roue et le corps de pompe et qui fait communiquer le côté refoulement de la pompe avec la cham bre alors que l'autre desdits passages est formé par un jeu axial variable prévu entre l'ouïe d'entrée correspondante du liquide dans la roue et les parties voisines correspon dantes du corps de pompe, ce dernier passage reliant la chambre au côté aspiration de la pompe, toute variation du jeu axial entre les ouïes et le corps de pompe, due à une force axiale, provoquant une variation de la pres sion dans les chambres, ce qui donne nais sance à une force compensatrice rétablissant l'équilibre. 6.

   Groupe motopompe selon la revendica tion, dans lequel la pompe est munie d'une roue centrifuge, caractérisé par le fait que ladite chambre est limitée par une face de la roue de pompe et par une face du corps de pompe située en regard, l'un desdits, passages étant formé par un canal traversant la roue de pompe et débouchant dans -un jeu axial prévu entre le moyeu de la roue et la face en regard du corps de pompe, faisant com muniquer ladite chambre avec le côté aspira tion de la pompe, et par le fait que la roue de pompe présente un rebord périphérique dé limitant, avec un épaulement du corps de pompe, l'autre desdits passages, dont la sec tion peut varier selon les déplacements axiaux des parties tournantes du groupe,

   ce dernier passage reliant la chambre au côté refoule ment de la pompe, le tout étant prévu de fa çon qu'à une augmentation de la. section du passage reliant la chambre au côté refoule ment de la pompe corresponde une diminu tion du jeu axial prévu entre le moyeu de la roue et la face en regard du corps de pompe, de telle sorte que toute variation dans la position axiale des parties tournantes, due à une force axiale, provoque une variation de la pression dans la chambre donnant nais sance à une force compensatrice rétablissant l'équilibre. 7.

   Groupe motopompe selon la revendica tion, caractérisé par le fait que ledit arbre est formé par un tube qui présente sur sa paroi extérieure des rainures dans lesquelles sont engagées des bagues fendues élastiques servant de butées pour les diverses pièces montées sur l'arbre.