Motopompe à rotor à axe vertical La présente invention a pour objet une moto pompe à rotor à axe vertical à rotor noyé, agencée de manière à être utilisée dans des dispo sitifs de circulation complètement fermés ou étanches et en particulier du type dans lequel le moteur et le rotor à aubes sont montés verticale ment l'un au-dessus de l'autre.
Des motopompes incorporées dans des dis positifs entièrement fermés sont utilisées comme pompes de circulation pour chaudières et égale ment lorsqu'il est de toute nécessité qu'il n'y ait pas de fuite, le fluide mis en circulation étant toxique, précieux, inflammable, etc.
Avec des motopompes à rotor à axe vertical du type mentionné ci-dessus, on comprendra que tout le poids du rotor de l'arbre et du moteur repose sur au moins un palier de butée et que l'usure se produit à ce palier. Comme la moto pompe peut être incorporée dans un dispositif fermé il est désirable que cette motopompe soit mécaniquement aussi efficace que possible de manière à ne nécessiter que peu ou pas d'entre tien. Cependant, avec la motopompe à axe vertical mentionnée ci-dessus, l'usure sur la cra paudine est telle que cette crapaudine nécessite un entretien relativement fréquent.
La présente invention a pour but d'éviter cet inconvénient. La motopompe à rotor à axe vertical selon l'invention comporte un arbre de rotor monté rotativement dans une enveloppe de telle manière qu'il puisse se déplacer axialement d'une quan tité limitée, et en ce que le rotor et l'enveloppe présentent des faces de butée radiales, l'espace entre ces faces étant en communication avec un passage annulaire qui communique lui-même avec un refoulement du rotor, un jeu radial étant prévu entre une partie inférieure du rotor et l'enveloppe et communiquant avec le refoule ment.
Dans une forme d'exécution, dans laquelle le moteur est monté verticalement au-dessous du rotor, le passage annulaire peut communiquer par un étranglement parallèle à l'axe de l'arbre avec le refoulement du rotor.
Dans une autre forme d'exécution, dans laquelle le moteur est monté verticalement au- dessus du rotor, le jeu radial peut communiquer par un étranglement parallèle à l'axe de l'arbre avec une ouverture d'entrée du rotor. De plus, l'espace entre les faces radiales de limite peut être en communication avec l'orifice d'entrée de la roue.
Le moteur de la pompe est, de préférence, un moteur électrique avec les enroulements d'induit montés directement sur l'arbre et les enroule- ments entre inducteurs portés par l'enveloppe de la pompe.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, deux formes d'exécution de la motopompe faisant l'objet de la présente invention.
La fig. 1 est une coupe partielle de la pre mière forme d'exécution, avec le moteur disposé au-dessous du rotor. La fig. 2 est une coupe partielle de la seconde forme d'exécution, avec le moteur au-dessus du rotor. Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 1, un rotor 1 est porté par un arbre vertical 2 monté rotativement dans une enveloppe 3 de manière à permettre un mouvement axial limité de cet arbre. L'arbre 2 est maintenu dans des paliers 4 et 5 portés respectivement par des sup ports 6 et 7, et repose sur une crapaudine 8.
Le rotor 1 et l'enveloppe 3 sont munis de faces for mant butée radiales 9 et 10 respectivement. L'espace des deux faces limite le mouvement axial de l'arbre 2 et l'espace entre les deux faces est en communication intérieurement avec une ouverture d'entrée 11 du rotor et extérieurement avec un passage annulaire 12 qui est lui-même en communication par un étranglement 13 paral lèle à l'axe de l'arbre 2, entre le rotor et l'en veloppe, avec un espace de refoulement 14 du rotor ménagé dans l'enveloppe 3. Une face inférieure du rotor 1 est espacée du support 6 de manière à fournir un jeu radial 16.
Plusieurs trous d'équilibrage 17 (dont un seul est repré senté) sont ménagés dans la face 15 communi quant avec un espace annulaire 18. Une cham bre 19 entre une bride annulaire 20 de la face 15 du rotor et l'enveloppe 3, est en communication avec le jeu radial 16, l'espace annulaire 18 et avec une chambre de moteur 21 par des trous de fuite 22 (dont un seul est représenté). La chambre de moteur 21 est à son tour en commu nication avec une chambre 23 de crapaudine par des trous de fuite 24 (dont un seul est repré senté). Un moteur électrique désigné d'une façon générale en 25 comprend des enroulements d'induit 26 montés sur l'arbre 2 et un enroule ment d'inducteur 27 porté par l'enveloppe 3. Au démarrage, l'arbre 2 repose sur le palier de butée 8.
Lorsqu'elle est partiellement à vitesse réduite, la différence de pression entre l'ouver ture d'entrée 11 et l'échappement 14 agit par le jeu radial 16 sur la face 15 et tend à soulever l'arbre verticalement du palier 8.
De plus, du liquide à haute pression dans l'espace de refoulement 14 tend à s'écouler à travers l'étranglement 13 dans l'espace annu laire 12 à partir duquel il s'échappe vers l'ouver ture d'entrée<B>Il</B> jusqu'au moment où les faces limites de butée 9 et 10 viennent en prise. A ce moment une position d'équilibre est atteinte entre la pression agissant verticalement vers le haut sur la face 15 du rotor et la pression agis sant verticalement vers le bas sur la face 9 du rotor avec la pesanteur. Lorsque cette position d'équilibre est atteinte, le rotor tourne sur un film de liquide entre les faces limites 9 et 10.
Dans la forme d'exécution représentée à la fi-. 2, un rotor<B>101</B> est porté par un arbre 102 monté rotativement dans une enveloppe 103 de manière à permettre un mouvement axial limité de celle-ci. L'arbre 102 est maintenu verticale ment dans trois paliers 104, 105 et<B>106</B> portés respectivement par des supports 107, 108 et 109 et reposent sur un palier de butée suspendu 110. Le rotor<B>101</B> et l'enveloppe 103 sont munis de faces limites de butée 111 et 112 respectivement.
L'espace de ces deux faces limite le mouvement axial de l'arbre 102 et l'espace entre les deux faces est en communication à l'intérieur avec une ouverture d'entrée 113 du rotor par plusieurs trous d'équilibrage 114 pratiqués dans ledit rotor 101 et vers l'extérieur avec un passage annulaire 115 qui est en communication avec un espace de refoulement 116 du rotor formé dans l'enve loppe 103. Une face inférieure 117 du rotor 101 est écartée d'une paroi 118 de l'enveloppe 103 de manière à fournir un jeu radial 119. Ce jeu 119 est en communication par un étranglement 120 avec l'ouverture d'entrée 113.
Une chambre de moteur 121 communique vers le bas avec une chambre 122 par des trous de fuite 123 prévus dans le support de palier 108 et vers le haut par des trous de fuite 124 prati qués dans le support de palier 109 avec une chambre de crapaudine ou palier de butée 125. Un moteur électrique désigné d'une façon géné rale en 126 comprend un enroulement d'induit 127 monté sur l'arbre 102 et un enroulement d'inducteur 128 porté par l'enveloppe 103.
Au démarrage l'arbre 102 repose sur le palier de butée<B>110;</B> lorsqu'il tourne à vitesse réduite, la différence de pression entre l'orifice d'entrée 113 et l'échappement 116 agit par le jeu radial 119 sur la surface 117 du rotor pour soulever celui-ci et l'arbre verticalement du palier 110. Comme la chambre 115 est en com munication ouverte par les trous d'équilibrage 114 avec l'ouverture d'entrée 113, la pression dans cette chambre et sur les faces 111 et 112 sera plus basse que dans le jeu 119 et sera insuf fisante pour empêcher le soulèvement du rotor et de l'arbre.
Lorsque le rotor tourne à plein régime, c'est-à-dire à une vitesse de marche normale, du liquide à haute pression dans la sortie 116 et dans le jeu 119 tend à s'écouler à travers l'étran glement 120 dans l'ouverture d'entrée 113 et également du liquide dans la sortie 116 tend à s'écouler dans le passage annulaire 115 entre les faces limites radiales 111 et 112 et à travers les trous d'équilibrage 114. Cet écoulement de liquide a lieu jusqu'à un moment tel qu'une posi tion d'équilibre soit atteinte entre la pression agissant verticalement vers le haut sur la face 117 du rotor et la pression agissant verticalement vers le bas dans le passage 115 et vers la face 111 du rotor, avec la pesanteur.
Lorsque cette posi tion d'équilibre est atteinte, le rotor tourne sur un film de liquide entre les faces limites 111 et 112, et le palier de butée 110 n'est plus en con tact métallique.
Les paliers radiaux 105 et 106 de l'arbre 102 sont lubrifiés et du liquide circule à travers les chambres 121, 122 et 125.
La motopompe décrite a l'avantage d'avoir le rotor et le moteur montés verticalement ali- -nés l'un sur l'autre ce qui rend la motopompe plus stable que celle où le rotor et le moteur sont montés horizontalement alignés l'un sur l'autre.
Motor pump with vertical axis rotor The present invention relates to a motor pump with vertical axis rotor with wet rotor, arranged so as to be used in completely closed or sealed circulation devices and in particular of the type in which the motor and the paddle rotor are mounted vertically one above the other.
Motor pumps incorporated in fully closed devices are used as circulation pumps for boilers and also when it is absolutely necessary that there be no leaks, the fluid circulated being toxic, valuable, flammable, etc.
With vertical axis rotor motor pumps of the type mentioned above, it will be understood that the entire weight of the shaft rotor and motor rests on at least one thrust bearing and that wear occurs at this bearing. As the motor pump can be incorporated in a closed device, it is desirable that this motor pump be mechanically as efficient as possible so as to require little or no maintenance. However, with the vertical shaft motor pump mentioned above, the wear on the cra paudine is such that this crapaudine requires relatively frequent maintenance.
The object of the present invention is to avoid this drawback. The motor-driven pump with a vertical axis rotor according to the invention comprises a rotor shaft rotatably mounted in a casing such that it can move axially in a limited amount, and in that the rotor and the casing have radial abutment faces, the space between these faces being in communication with an annular passage which itself communicates with a discharge of the rotor, a radial clearance being provided between a lower part of the rotor and the casing and communicating with the discharge .
In one embodiment, in which the motor is mounted vertically below the rotor, the annular passage can communicate by a constriction parallel to the axis of the shaft with the discharge of the rotor.
In another embodiment, in which the motor is mounted vertically above the rotor, the radial clearance can communicate by a constriction parallel to the axis of the shaft with an inlet opening of the rotor. In addition, the space between the radial boundary faces can be in communication with the inlet port of the wheel.
The pump motor is preferably an electric motor with the armature windings mounted directly on the shaft and the inter-inductor windings carried by the casing of the pump.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the motor-driven pump forming the subject of the present invention.
Fig. 1 is a partial section of the first embodiment, with the motor arranged below the rotor. Fig. 2 is a partial section of the second embodiment, with the motor above the rotor. In the embodiment shown in FIG. 1, a rotor 1 is carried by a vertical shaft 2 rotatably mounted in a casing 3 so as to allow limited axial movement of this shaft. The shaft 2 is maintained in bearings 4 and 5 carried respectively by supports 6 and 7, and rests on a frame 8.
The rotor 1 and the casing 3 are provided with faces for mant radial abutment 9 and 10 respectively. The space of the two faces limits the axial movement of the shaft 2 and the space between the two faces is in communication internally with an inlet opening 11 of the rotor and externally with an annular passage 12 which is itself in communication. by a constriction 13 parallel to the axis of the shaft 2, between the rotor and the casing, with a discharge space 14 of the rotor formed in the casing 3. A lower face of the rotor 1 is spaced from the support 6 so as to provide radial play 16.
Several balancing holes 17 (only one of which is shown) are formed in the face 15 communicating with an annular space 18. A chamber 19 between an annular flange 20 of the face 15 of the rotor and the casing 3, is in communication with the radial clearance 16, the annulus 18 and with a motor chamber 21 through leakage holes 22 (only one of which is shown). The motor chamber 21 is in turn in communication with a crapaudine chamber 23 through leakage holes 24 (only one of which is shown). An electric motor generally designated 25 comprises armature windings 26 mounted on the shaft 2 and an inductor winding 27 carried by the casing 3. On starting, the shaft 2 rests on the bearing. stop 8.
When it is partially at reduced speed, the pressure difference between the inlet opening 11 and the exhaust 14 acts by the radial play 16 on the face 15 and tends to lift the shaft vertically from the bearing 8.
In addition, high pressure liquid in the discharge space 14 tends to flow through the constriction 13 into the annular space 12 from which it escapes to the inlet opening <B > It </B> until the limit stop faces 9 and 10 engage. At this moment an equilibrium position is reached between the pressure acting vertically upwards on the face 15 of the rotor and the pressure acting vertically downwards on the face 9 of the rotor with gravity. When this equilibrium position is reached, the rotor rotates on a film of liquid between the boundary faces 9 and 10.
In the embodiment shown in fi-. 2, a rotor <B> 101 </B> is carried by a shaft 102 rotatably mounted in a casing 103 so as to allow a limited axial movement thereof. The shaft 102 is held vertically in three bearings 104, 105 and <B> 106 </B> carried respectively by supports 107, 108 and 109 and rest on a suspended thrust bearing 110. The rotor <B> 101 < / B> and the casing 103 are provided with limit stop faces 111 and 112 respectively.
The space of these two faces limits the axial movement of the shaft 102 and the space between the two faces is in communication inside with an inlet opening 113 of the rotor by several balancing holes 114 made in said rotor 101 and outwardly with an annular passage 115 which is in communication with a discharge space 116 of the rotor formed in the casing 103. A lower face 117 of the rotor 101 is spaced from a wall 118 of the casing 103 so as to provide a radial clearance 119. This clearance 119 is in communication by a constriction 120 with the inlet opening 113.
A motor chamber 121 communicates downwardly with a chamber 122 through leakage holes 123 provided in the bearing bracket 108 and upwardly through leakage holes 124 in the bearing bracket 109 with a slug chamber or thrust bearing 125. An electric motor generally designated 126 comprises an armature winding 127 mounted on shaft 102 and an inductor winding 128 carried by the casing 103.
When starting, the shaft 102 rests on the thrust bearing <B> 110; </B> when it turns at low speed, the pressure difference between the inlet 113 and the exhaust 116 acts by the play 119 on the surface 117 of the rotor to lift the rotor and the shaft vertically from the bearing 110. As the chamber 115 is in open communication through the balancing holes 114 with the inlet opening 113, the pressure in this chamber and on the faces 111 and 112 will be lower than in the set 119 and will be insufficient to prevent the lifting of the rotor and the shaft.
When the rotor is running at full throttle, that is, at normal running speed, high pressure liquid in outlet 116 and in clearance 119 tends to flow through the screen 120 into the outlet. The inlet opening 113 and also liquid in the outlet 116 tends to flow into the annular passage 115 between the radial boundary faces 111 and 112 and through the balance holes 114. This flow of liquid takes place up to at a time such that a position of equilibrium is reached between the pressure acting vertically upwards on the face 117 of the rotor and the pressure acting vertically downwards in the passage 115 and towards the face 111 of the rotor, with the gravity.
When this equilibrium position is reached, the rotor rotates on a film of liquid between the boundary faces 111 and 112, and the thrust bearing 110 is no longer in metallic contact.
The radial bearings 105 and 106 of the shaft 102 are lubricated and liquid flows through the chambers 121, 122 and 125.
The motor pump described has the advantage of having the rotor and the motor mounted vertically aligned with each other which makes the motor pump more stable than one where the rotor and the motor are mounted horizontally aligned with each other. on the other.