CH618503A5 - - Google Patents

Description

L'invention a pour objet une motopompe faisant circuler un réfrigérant à travers un dispositif dans lequel un transfert de chaleur est exigé, tel qu'un réfrigérateur.

On connaît et on utilise dans le but mentionné ci-dessus des pompes à fuite nulle sous boîtier. De telles pompes à fuite nulle présentent certains avantages par rapport à d'autres types de pompes comme l'absence de fuite et un moindre entretien. Cependant, dans des installations dans lesquelles s'opère un transfert de chaleur et dans lesquelles ce transfert est d'importance cruciale, il peut être nécessaire de prévoir des mesures de sécurité importantes. En cas d'arrêt du moteur de la pompe, par exemple en cas de panne du secteur, il peut apparaître une température dangereuse dans le dispositif devant être refroidi par circulation du réfrigérant.

II est connu et usuel de monter un volant claveté sur l'arbre d'entraînement du moteur de la pompe. Le but d'un tel volant est d'utiliser l'inertie du volant pour maintenir la circulation du réfrigérant en cas de panne du secteur ou en cas d'arrêt du moteur pendant une période de temps suffisante pour arrêter le dispositif devant être refroidi. Un tel dispositif ne présente pas de difficultés lorsqu'on utilise un moteur électrique sec comportant un joint autour de son arbre. Cependant, avec une pompe à fuite nulle entraînée par un moteur pouvant être immergé dans lequel à la fois la pompe et le moteur d'entraînement sont logés dans la même enceinte de pression remplie du réfrigérant à mettre en circulation, on a constaté que, lorsqu'un volant est monté sur l'arbre d'un tel moteur, le volant absorbe une fraction importante de la puissance du moteur en raison du frottement de traînée hydraulique provoqué par la rotation du volant dans le réfrigérant tel que l'eau. Ceci affaiblit de manière considérable l'efficacité combinée de la pompe, du moteur et du volant. Il en résulte que l'utilisation de pompes à fuite nulle dans des dispositifs à transfert de chaleur où une circulation continue d'un réfrigérant est d'importance cruciale pour éviter la formation de pointes de chaleur dangereuses a fréquemment été considérée comme inacceptable même si l'utilisation de telles pompes s'est révélée fortement souhaitable.

C'est le but de l'invention de remédier à cet inconvénient.

La motopompe selon l'invention est définie dans la revendication 1.

Le blindage coopère avec le volant de sorte que la traînée agissant sur le volant et provoquée par le frottement engendré par le volant tournant à l'intérieur du liquide réfrigérant est considérablement réduite. Il en résulte que la consommation de courant du moteur, lorsqu'il entraîne la pompe, est également considérablement réduite, réduisant d'autant les coûts de fonctionnement pour l'entraînement de la pompe. Il en résulte également qu'il devient économiquement avantageux d'utiliser des motopompes à fuite nulle.

L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel:

la fig. 1 est une vue partielle en coupe de l'arbre d'entraînement du moteur électrique entraînant la pompe selon la technique antérieure;

la fig. 2 est une vue partielle en coupe, analogue à celle de la fig. 1, mais montrant une motopompe selon l'invention;

la fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'une motopompe à fuite nulle et stator immergé selon l'invention;

la fig. 4 est une vue en coupe d'une motopompe à fuite nulle sous boîtier; et la fig. 5 est une vue partielle en coupe analogue à la fig. 2 mais montrant une variante d'agencement du moteur.

On se réfère d'abord à la fig. 1 qui illustre l'état antérieur de la technique. Cette figure montre un volant 1 monté sur un prolongement de l'arbre 2 d'une motopompe non représentée sans chapeau qui est enveloppé dans un boîtier 3 étanche à l'eau. Le volant est calé sur l'arbre par une clavette 2a.

On se réfère maintenant à la fig. 2 qui montre un volant de même diamètre D et de même épaisseur W que le volant de la fig. 1. Un blindage 4 monté en roue libre enferme le volant mais n'est en contact ni avec lui ni avec le boîtier 3. Le blindage est de préférence en un métal tel que de l'acier au carbone ou de l'acier inoxydable et comprend des forages 40 permettant l'entrée et la sortie de réfrigérant dans l'espace A compris entre le volant et le blindage. Ce dernier est monté sur ses propres paliers du type radial 6 et des paliers de butée 5 disposés autour de l'arbre ou sur le boîtier 3, permettant ainsi au blindage de tourner librement, actionné uniquement par les tourbillons de l'eau servant de réfrigérant. Bien que le fait de prévoir des paliers pour le blindage soit fréquemment préférable, le blindage peut également être réalisé de manière à glisser sur la surface du volant lui-même au moyen d'un film de liquide présent de manièreinhérente entre le blindage et le volant, fournissant ainsi la lubrification nécessaire et éliminant les paliers.

Lorsque le volant 1 commence à tourner, sa traînée met en mouvement le liquide autour de lui dans l'espace A entre le volant et le blindage et ce liquide mis en mouvement exerce une action de traînée sur le blindage et l'amène à tourner en roue libre. Le liquide, dans l'espace B, exerce un couple retardateur sur l'extérieur du blindage et celui-ci tourne à une certaine vitesse intermédiaire pour laquelle le couple d'accélé5

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ration dû au liquide en mouvement dans l'espace intérieur A est égal au couple retardateur exercé par frottement du liquide dans l'espace externe B.

Dans des conditions de turbulence dans un boîtier empli de liquide tel que le boîtier 3, la puissance perdue par frottement liquide sur un corps solide tournant avec un boîtier empli de liquide est proportionnelle au cube de la vitesse angulaire relative des deux surfaces. Il en résulte que si la vitesse angulaire du blindage 4 à roue libre est, par exemle, égale à la moitié de la vitesse angulaire du volant 1, alors la puissance dépensée dans le liquide entre le volant et le blindage est réduite de (V2)3, c'est-à-dire de 1/8 de la puissance dépensée dans le liquide par un volant non blindé. Etant donné que le blindage est supposé tourner à la moitié de la vitesse angulaire du volant, la puissance dépensée dans le liquide à l'extérieur du blindage s'élève également à 1/8 de la puissance dépensée par un volant non blindé. Par conséquent, la puissance totale consommée par un volant blindé est de

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de la puissance consommée par un volant non blindé. Pour des raisons de simplicité, on a négligé dans le calcul ci-dessus les différences dues au fait que les dimensions externes du blindage sont légèrement supérieures à celles du volant.

L'économie de puissance que l'on a fait valoir ci-dessus a pour résultat une réduction considérable de la consommation totale de puissance du moteur et, par conséquent, des coûts de fonctionnement de l'ensemble.

La fig. 3 montre une motopompe selon l'invention. Le dispositif, comme représenté sur la figure, est usuel de façon générale, à l'exception du blindage 4 comprenant les forages 40. La fonction de ce blindage à roue libre est la même que celle expliquée en référence à la fig. 2. Le blindage, comme montré sur la fig. 3, est supporté par des paliers de type radial 6 et des paliers de butée 5. Comme indiqué ci-dessus, la fig. 2 montre le blindage 4 et ses paliers 5 et 6 à échelle agrandie. Des paliers usuels peuvent être utilisés dans le but recherché et ne sont pas, par conséquent, décrits en détail. Cependant, comme indiqué ci-dessus, les paliers pourraient être supprimés.

L'arbre 2 sur lequel est claveté le volant 1 est entraîné par un moteur 11 et est monté à rotation par les paliers principaux du moteur 17 et 18. A l'extrémité inférieure du moteur est prévu un palier 12, également de conception usuelle, qui supporte s l'arbre du moteur et toute la poussée d'extrémité hydraulique due à la pompe. Le moteur proprement dit, le volant et le blindage sont enfermés dans un boîtier 21 qui est empli d'eau ou d'autre liquide approprié.

L'eau à l'intérieur du boîtier est refroidie par un échangeur io de chaleur externe usuel 22 montré schématiquement. Le liquide remplissant le moteur et réchauffé par les pertes du moteur circule à travers l'échangeur de chaleur dans la tubulure 24. L'eau de refroidissement à basse pression circule dans l'échangeur de chaleur dans la tubulure 25 et sort par la tubu-îs Iure 23, ce qui abaisse la température du liquide passant dans la tubulure 24.

La fig, 4 montre également une motopompe à fuite nulle sous boîtier. Le moteur lia, par conséquent, comprend un boîtier 26 en une feuille métallique mince.

20 On se réfère maintenant à la fig. 5 qui montre deux blindages 4 et 4a au lieu du seul blindage montré sur les fig. 2, 3 et 4. Le dispositif comprend un blindage interne 4 qui enferme le volant 1 et un blindage externe 4a qui enferme le blindage 4 et dont les dimensions sont telles qu'il existe un espace entre 25 l'intérieur du blindage 4a et l'extérieur du blindage 4 et entre l'extérieur du second blindage et l'intérieur du boîtier 3. Le blindage interne 4 est supporté par des paliers du type radial 6 et des paliers de butée 5 et le second blindage externe est supporté par des paliers de type radial 6a et des paliers de 30 butée 5a. Le blindage 4a présente des forages 40a.

Les deux boîtiers à roue libre tournent l'un par rapport à l'autre et également par rapport au volant, comme décrit précédemment. En supposant que la dimension du volant telle qu'elle a été définie en référence à la fig. 2 demeure la même, 35 le fait de prévoir un second blindage réduit les pertes de puissance du moteur à une valeur de l'ordre de 1/9 de la puissance qui serait requise pour entraîner un volant non blindé.

Un second blindage ou, en variante, une pluralité de blindages disposés comme les deux blindages montrés sur la fig. 5, 40 peut, bien entendu, également être utilisé dans les motopompes telles que montrées sur les fig. 3 et 4.

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1 feuille dessins

Claims (10)

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1. Motopompe mettant en circulation un réfrigérant à travers une installation à transfert de chaleur, caractérisée en ce qu'elle comprend une pompe et un moteur électrique à fuite nulle ayant un arbre d'entraînement commun, un volant calé sur l'arbre entre la pompe et le moteur, un blindage monté à roue libre entourant le volant, tournant autour de l'arbre et du volant et comprenant des moyens d'entrée et de sortie d'un liquide dans l'espace compris entre le blindage et le volant, et un boîtier entourant le moteur, le volant et le blindage et rempli de liquide.

2. Motopompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des paliers supportant le blindage.

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REVENDICATIONS

3. Motopompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les paliers comprennent un palier radial et un palier de butée.

4. Motopompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le blindage est fait en métal.

5. Motopompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le blindage est fait en acier au carbone.

6. Motopompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le blindage est en acier inoxydable.

7. Motopompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volant et le blindage sont montés entre le moteur et la pompe.

8. Motopompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un second blindage monté à roue libre entourant le premier blindage monté à roue libre par rapport à l'arbre, au premier blindage et au volant et comprenant des moyens d'entrée et de sortie du liquide dans l'espace compris entre les blindages.

9. Motopompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que les blindages sont supportés par des paliers.

10. Motopompe selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque blindage est supporté par des paliers radiaux et des paliers de butée.