Hibpôsitif de compensation des poussées axiales exercées sur l'arbre portant la roue d'une pompe servant d'accélérateur d'un liquide en circulation. Dans le brevet, principal, il a été décrit une forme d'exécution d'un dispositif de com pensation des poussées axiales exercées sur l'arbre portant la roue d'une pompe servant. d'accélérateur d'un liquide en circulation. Ce dispositif comporte un disque fixé sur l'arbre de la roue et qui tourne dans un passage reliant un espace en liaison avee la conduite d'aspiration à un espace en liaison avec la conduite de refoulement..
Des essais pratiques ont prouvé qu'il avait un réel avantage, comme décrit au brevet principal, de prévoir, entre l'un desdits espaces et la conduite correspondante, un con duit muni d'un dispositif de réglage de sa section de passage. Ceci afin d'éviter des usi nages onéreux et de permettre de réaliser une compensation complète à l'aide d'un débit de fuite très faible et n'influençant pratiquement pas le rendement. de la pompe de circulation.
Des essais plus poussés ont montré qu'il était encore plus avantageux de rendre ladite section de passage variable en fonction de la position axiale de l'arbre portant la roue de la pompe.
La figure unique du dessin annexé montre, schématiquement à titre d'exemple, une vue en coupe axiale d'une forme d'exécution du dis positif de compensation selon l'invention.
Dans le dessin annexé, seule la pompe pro prement dite a été illustrée, la partie moteur étant semblable à celle représentée au brevet principal. En outre, les éléments et organes déjà décrits dans le brevet principal sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
L'axe 1, actionné par le moteur (non représenté), porte la roue 8 de la pompe, d'une part, et., d'autre part, un disque 9. La roue 8 est alimentée par la conduite d'aspi ration 10 et refoule le liquide dans la con duite de refoulement 11. Le disque 9 tourne dans un passage 13, reliant la. conduite d'aspi ration à la conduite de refoulement, comme décrit en détail dans le brevet principal. Toutefois, dans le dispositif représenté au dessin ci-joint-, le disque 9 porte une douille 17 dont. l'extrémité tourne à l'intérieur d'un alé sage 1.8. En outre, le disque 9 comporte des ouvertures 1.9 reliant la conduite de refoule ment 11 à une chambre 20 limitée par le disque 9 et la, douille 17 et en liaison avec la conduite d'aspiration 10 par l'intermédiaire d'une fente annulaire 21.
Selon la position axiale de l'arbre 1., la douille 17 est. plus ou moins profondément errga#,ée dans l'alésage 18 de sorte que le débit traversant la fente annulaire 21 est, pour une même différence de pression, variable selon la position axiale de l'arbre 1.
Le fonctionnement du dispositif décrit en référence au dessin annexé est le suivant: La différence de pression pl, p2, engen drée par la roue 8 exerce une poussée axiale f 1 proportionnelle à. la différence des pres sions pl et p2 et à la surface utile de 1'aubage de la roue 8 augmentée de la perte de près- Sion dans cet aubage. Le disque 9 est. soumis non seulement à la poussée résultant de la différence statique des pressions<I>p2,</I> p3, mais également à une poussée dynamique engendrée par le changement de direction des filets du liquide sortant de la roue.
Cette poussée dyna mique est fonction de l'énergie cinétique du liquide refoulé par la roue. La pression p3 dans la. chambre 20 est variable selon les dimensions de la fente annulaire 21 et donc selon la position axiale de l'arbre 1. Or il est clair que p3 peut varier entre les deux limites extrêmes. p3 <I>=</I> p1 et p3 <I>= P2-</I> Pour obtenir une compensation complète de la poussée axiale f 1, il faut donc. faire en sorte que la somme f 2 des poussées axiales dynamique et statique agissant sur le disque 9 soit égale et de sens opposé à la poussée f 1.
Or il est facile par construction de faire en sorte que pour l'une des positions axiales extrêmes de l'arbre 1 cette somme f 2 des pous sées dynamique et statique agissant sur le disque 9 ait une valeur plus grande que la poussée axiale<B>fi,</B> tandis que pour l'autre position axiale extrême de cet arbre 1, cette somme f 2 des poussées dynamique et statique agissant sur le disque 9 ait une valeur plus petite que la poussée axiale<B>f l.</B>
Ainsi, lors de la mise en marche de la pompe de circulation, l'arbre 1 prend automa tiquement une position axiale pour laquelle f r = f2 et pour laquelle P1 < p3 < <I>p2.</I>
Etant donné qu'il est possible de prévoir, comme indiqué plus haut, une très grande variation de la valeur de la poussée<B>f2,</B> il est possible à l'aide du dispositif décrit non seule ment (le compenser la. résultante axiale des poussées exercées sur la roue de la pompe, mais également au moins une partie du poids (le la partie rotative de la. pompe (lorsque l'arbre 1 n'est. pas horizontal) et également au moins une partie de la traction magnétique axiale exercée sur le rotor du moteur élec trique d'entraînement de l'arbre 1.
On peut. faire en sorte que pour l'une des positions axiales extrêmes de l'arbre 1, la douille 17 soit. située entièrement en dehors de l'alé sage 18. Pour cette, position de l'arbre 1, la fente 21 présente une très grande section de passage, et la pression P3 sera. approximative ment égale à p1. En outre, on peut également faire en sorte que pour l'autre position axiale extrême de l'arbre 1, la face frontale e de la douille soit. presque en contact avec le fond fi de l'alésage 18. Pour cette position de l'arbre.
la longueur de la fente 17 étant très grande et sa section de passage très petite, la pression p3 sera. approximativement égale à, la pres sion p2.
Par construction, en choisissant les dimen sions des divers éléments et organes du dispo sitif de compensation, on peut donc faire en sorte qu'un relativement petit déplacement axial de l'arbre 1, par exemple de quelque, millimètres, engendre une très grande varia tion de la pression p3. Cette particularité du dispositif décrit permet de réaliser une pompe de circulation dont. l'arbre moteur se place automatiquement dans une position axiale d'équilibre stable.
De plus, grâce au fait que la poussée f2 peut atteindre une valeur élevée, égale ou même supérieure à la somme de, poussées axiales hydrauliques agissant. sur la roue de la. pompe et de la traction magnétique agissant sur le rotor du moteur, il est possible de compenser entièrement les poussées axiales subies par l'arbre d'une pompe servant d'accé lérateur d'un liquide en circulation. Dans une variante d'exécution du dispositif décrit, on pourrait inverser le sens de rotation de la roue, l'aspiration s'effectuant par le centre, comme dans la forme d'exécution représentée dans le brevet. principal.
Toutefois, dans ce cas, le disque 9 n'est plus soumis à, la poussée dynamique engendrée par le changement. de direction des filets de liquide sortant. de la roue<I>de la</I> pompe. Il sera alors nécessaire de prévoir tin disque 9 de diamètre plus grand pour obtenir une même poussée de compen sation<B>f2.</B>
Le débit. de fuite au travers de la fente 15 sera réduit dans toute la mesure du-possible afin de rendre pratiquement nul le débit de cette fuite. Comme décrit dans le brevet principal, le débit de la fuite permettant la compensation peut être réduit à. une valeur très faible de sorte que le rendement global de la pompe n'en est pas influencé.
Hibpôsitif of compensation of the axial thrusts exerted on the shaft carrying the wheel of a pump serving as accelerator of a circulating liquid. In the main patent, an embodiment of a device for compensating the axial thrusts exerted on the shaft carrying the impeller of a serving pump has been described. accelerator of a circulating liquid. This device comprises a disc fixed to the shaft of the wheel and which rotates in a passage connecting a space in connection with the suction pipe to a space in connection with the delivery pipe.
Practical tests have shown that it has a real advantage, as described in the main patent, of providing, between one of said spaces and the corresponding duct, a duct provided with a device for adjusting its passage section. This is in order to avoid costly machining and to make it possible to achieve complete compensation using a very low leakage rate and hardly affecting the efficiency. of the circulation pump.
Further tests have shown that it was even more advantageous to make said passage section variable as a function of the axial position of the shaft carrying the pump wheel.
The single figure of the appended drawing shows, schematically by way of example, a view in axial section of an embodiment of the positive compensation device according to the invention.
In the accompanying drawing, only the pump itself has been illustrated, the motor part being similar to that shown in the main patent. In addition, the elements and members already described in the main patent are designated by the same reference numbers.
The axis 1, actuated by the motor (not shown), carries the impeller 8 of the pump, on the one hand, and., On the other hand, a disc 9. The impeller 8 is supplied by the suction pipe. ration 10 and discharges the liquid into the discharge conduit 11. The disc 9 rotates in a passage 13, connecting the. suction line to the discharge line, as described in detail in the main patent. However, in the device shown in the attached drawing, the disc 9 carries a sleeve 17 of which. the end turns inside a wise 1.8. In addition, the disc 9 has openings 1.9 connecting the delivery line 11 to a chamber 20 limited by the disc 9 and the sleeve 17 and in connection with the suction line 10 via an annular slot 21.
According to the axial position of the shaft 1, the sleeve 17 is. more or less deeply errga #, ée in the bore 18 so that the flow passing through the annular slot 21 is, for the same pressure difference, variable according to the axial position of the shaft 1.
The operation of the device described with reference to the accompanying drawing is as follows: The pressure difference pl, p2, generated by the wheel 8 exerts an axial thrust f 1 proportional to. the difference in the pressures p1 and p2 and to the useful surface area of the blade of the wheel 8 increased by the pressure loss in this blade. Disc 9 is. subjected not only to the thrust resulting from the static difference of the pressures <I> p2, </I> p3, but also to a dynamic thrust generated by the change of direction of the streams of the liquid leaving the impeller.
This dynamic thrust is a function of the kinetic energy of the liquid discharged by the wheel. The pressure p3 in the. chamber 20 is variable according to the dimensions of the annular slot 21 and therefore according to the axial position of the shaft 1. Now, it is clear that p3 can vary between the two extreme limits. p3 <I> = </I> p1 and p3 <I> = P2- </I> To obtain complete compensation of the axial thrust f 1, it is therefore necessary. ensure that the sum f 2 of the dynamic and static axial thrusts acting on the disk 9 is equal and in the opposite direction to the thrust f 1.
However, it is easy by construction to ensure that for one of the extreme axial positions of the shaft 1 this sum f 2 of the dynamic and static thrusts acting on the disc 9 has a value greater than the axial thrust <B > fi, </B> while for the other extreme axial position of this shaft 1, this sum f 2 of the dynamic and static thrusts acting on the disc 9 has a value smaller than the axial thrust <B> f l. </B>
Thus, when the circulation pump is started, shaft 1 automatically assumes an axial position for which f r = f2 and for which P1 <p3 <<I> p2. </I>
Given that it is possible to predict, as indicated above, a very large variation in the value of the thrust <B> f2, </B> it is possible using the device described not only (to compensate for it the axial resultant of the thrusts exerted on the pump impeller, but also at least part of the weight (the rotating part of the pump (when the shaft 1 is not horizontal) and also at least part of the the axial magnetic traction exerted on the rotor of the electric motor driving shaft 1.
We can. ensure that for one of the extreme axial positions of the shaft 1, the sleeve 17 is. located entirely outside the wise bore 18. For this position of the shaft 1, the slot 21 has a very large passage section, and the pressure P3 will be. approximately equal to p1. In addition, it is also possible to ensure that for the other extreme axial position of the shaft 1, the front face e of the sleeve is. almost in contact with the bottom fi of bore 18. For this position of the shaft.
the length of the slot 17 being very large and its passage section very small, the pressure p3 will be. approximately equal to the pressure p2.
By construction, by choosing the dimensions of the various elements and members of the compensation device, it is therefore possible to ensure that a relatively small axial displacement of the shaft 1, for example of a few millimeters, generates a very large variation. tion of pressure p3. This feature of the device described allows for a circulation pump including. the motor shaft is automatically placed in an axial position of stable equilibrium.
In addition, thanks to the fact that the thrust f2 can reach a high value, equal to or even greater than the sum of, acting hydraulic axial thrusts. on the wheel of the. pump and the magnetic traction acting on the motor rotor, it is possible to fully compensate for the axial thrusts undergone by the shaft of a pump serving as an accelerator of a circulating liquid. In an alternative embodiment of the device described, the direction of rotation of the wheel could be reversed, the suction being effected through the center, as in the embodiment shown in the patent. main.
However, in this case, the disc 9 is no longer subjected to the dynamic thrust generated by the change. direction of the outgoing liquid streams. of the <I> impeller of the </I> pump. It will then be necessary to provide a disc 9 of larger diameter to obtain the same compensating thrust <B> f2. </B>
The flow. leakage through the slot 15 will be reduced as far as possible in order to make the flow of this leak practically zero. As described in the main patent, the flow rate of the leak allowing compensation can be reduced to. a very low value so that the overall efficiency of the pump is not influenced.