CH622895A5 - Device for controlling the flow rate of a twin centrifugal pump and method of mounting this device - Google Patents

Description

La présente invention concerne les moyens utilisés dans des pompes centrifuges jumelées pour commander le débit global à travers les pompes et pour régler la répartition du flux entre chacun des deux éléments de pompage qui constituent la pompe jumelée.

Des pompes de ce type sont utilisées fréquemment comme circulateurs dans les installations de chauffage.

Un objet de l'invention est un dispositif de commande de débit d'une pompe centrifuge jumelée incluant un clapet à deux volets angulairement mobiles autour d'un axe de pivotement, chacun pourvu d'un ressort individuel de rappel, mettant en communication individuelle ou simultanée des sorties des deux volutes avec un canal de refoulement, et comportant une plaque de fermeture assemblée avec un joint d'étanchéité pour obturer une ouverture du corps de pompe.

Un autre objet de l'invention est un procédé de montage du dispositif de commande de débit.

Pour abaisser les dimensions d'encombrement et le prix de revient des installations, en particulier en ce qui concerne celles de chauffage industriel ou domestique, il est avantageux de réaliser des unités de pompage en les constituant par incorporation de plusieurs éléments de pompe dans un corps de pompe commun.

Les éléments de pompe peuvent être obtenus par une fabrication de série. Ils peuvent présenter des caractéristiques de forme et de fonctionnement identiques ou non. Les fabricants réalisent surtout des modèles groupant ainsi deux, trois, ou même davantage d'éléments de pompe semblables sous une forme de présentation modulaire. Le groupement de deux éléments de pompe identiques dans un corps de pompe commun constitue une forme privilégiée parmi les unités de pompage. Il est désigné sous le nom de «pompe jumelée». Dans la fabrication des pompes destinées au chauffage central industriel ou domestique on les désigne communément sous le terme de «circulateur jumelé». La formule pompe, ou circulateur jumelé, est intéressante parce qu'elle constitue une garantie de fiabilité élevée pour l'installation de chauffage qu'elle équipe. En effet, sur une pompe une défaillance peut survenir. Le remplacement de la pompe par un appareil neuf constitue une opération, en elle-même aisée, mais qui oblige à l'arrêt et la vidange du circuit hydraulique. Ces opérations connexes sont cause d'une perturbation importante du service de l'installation, spécialement dans les périodes de grand froid. Le choix d'une pompe jumelée met l'installation à l'abri de cette contrariante éventualité. Les éléments de pompes centrifuges sont choisis identiques; leurs caractéristiques de fonctionnement, en particulier la puissance de chacun d'eux, sont choisies de manière à suffire pour faire fonctionner l'installation. Le fonctionnement de la pompe jumelée est prévu pour être alterné. C'est-à-dire qu'alternativement l'un ou l'autre des éléments de pompe est en service. En cas de défaillance de l'un des éléments, c'est l'autre qui automatiquement prend la relève. En général, pour éviter une usure inégale des éléments de pompe, on s'arrange pour instaurer un service à 50% alterné des deux éléments. Ainsi on répartit les charges dans le temps de manière équilibrée. Bien entendu lorsqu'un élément tombe en panne, la situation n'amène aucune perturbation sensible sur l'installation. Elle peut être rétablie dans des conditions satisfaisantes. Il suffit d'échanger l'élément de pompe hors service contre un élément neuf. Pour ce faire, la vidange de l'installation est évitée. Enfin, l'utilisation d'une pompe jumelée diminue considérablement le risque de panne sur l'installation qu'elle dessert car il est rarissime que deux éléments défaillent simultanément. Cette solution est classique et on y recourt de plus en plus souvent. Elle est adoptée sur la plupart des installations neuves.

Pour le constructeur la fabrication de ces unités de pompage soulève deux genres de difficultés. D'une part, il faut prévoir un organe opérant la commande quasi automatique du passage alterné du flux dans les voies desservant l'un et l'autre éléments de pompe. D'autre part, il est utile de prévoir un organe permettant la variation du débit de l'un et l'autre éléments de pompe aux fins d'ajuster ce débit à l'installation que la pompe jumelée dessert. Or, le réglage du débit en service est effectué par le jeu d'un obturateur d'ouverture réglable (dit variateur) situé dans une voie, dite de décharge, reliant le canal de refoulement au canal d'aspiration. A première vue cette disposition classique conduirait à prévoir sur le corps de pompe autant de variateurs sur autant de canaux de décharge qu'il y a d'éléments de pompe incorporés.

Pour répondre au premier type de prévisions, le constructeur ménage dans le corps de pompe commun des clapets ou des vannes, afin de réaliser un contrôle automatique du passage alterné du flux venant de ou allant vers l'un ou l'autre des éléments.

Le brevet français N° 7033902, qui a pour objet un circulateur multiple à débit réglable décrit un circulateur jumelé dans lequel l'organe de contrôle du passage du flux, du côté refoulement, est un clapet, à ressort. Le clapet assure la fermeture automatique de l'orifice de refoulement de la volute de l'élément de pompe de gauche quand la volute de droite débite dans la zone de refoulement commune, vers l'orifice général. Ce clapet est tenu en position par l'effet d'un ressort de rappel calculé pour céder à la pression du flux exercée sur la face opposée à celle sur laquelle est

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disposé le ressort de rappel. Du côté aspiration, la commande du flux hydraulique d'alimentation est réalisée au moyen d'une vanne à quatre voies.

Pour répondre au second type de prévisions, le brevet précité décrit, pour le réglage du débit en sortie du circulateur jumelé, un dispositif variateur unique dont le bouton de commande agit simultanément sur la position de deux organes planétaires placés chacun de manière à mettre en communication les conduites d'aspiration et de refoulement pour l'élément de pompe qui lui correspond. Le dispositif variateur décrit fournit, par l'effet d'une manœuvre unique, un réglage effectif simultané de débit sur l'un et l'autre élément de pompe et, par suite, le réglage du débit en sortie du circulateur jumelé.

Toutefois, la réduction d'encombrement résultant du remplacement d'au moins deux pompes complètes, montées en cascade, par une unité de pompage comprenant au moins deux éléments de pompe incorporés dans un corps de pompe commun reste encore limitée puisqu'il faut adapter au corps de pompe commun du côté du refoulement, selon le brevet précité, d'une part, au moins un ensemble de clapets et d'autre part, au moins un mécanisme de commande à engrenages complexes sur les canaux de décharge respectifs de chacun des éléments de pompe.

Le but de la présente invention est de réduire davantage les dimensions d'encombrement des groupes de pompage à pompes centrifuges jumelées, de simplifier les organes de commande de la répartition du flux et de réglage du débit total et de faciliter le montage de ces organes.

Dans ce but, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'axe de pivotement du clapet supporte en plus pour régler le débit du flux hydraulique quand les volets sont ouverts, une clef rotative montée dans un passage qui fait communiquer directement les sorties des volutes avec un canal d'aspiration de la pompe.

La clé tournante peut être solidaire de l'axe commun.

La clé tournante peut être rendue mécaniquement solidaire du bouton de commande au moyen d'un surmoulage de son axe dans le bouton.

Le procédé de montage du dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'on monte sur l'axe de commande commun le clapet à deux volets et la clef rotative mobile autour d'un axe de rotation et apte, soit à autoriser, de façon réglable, la mise en communication du canal d'aspiration avec le canal de refoulement de la pompe, soit à l'interdire; on assemble la clef rotative et l'axe de commande de façon à les rendre mécaniquement solidaires; on introduit l'ensemble clapet-clef rotative-axe de commande dans l'ouverture du corps de pompe au niveau des passages de flux à commander; on rend la clef rotative solidaire du bouton de commande extérieur au moyen d'un surmoulage de l'axe de commande dans le bouton; enfin, on obture l'ouverture pratiquée dans le corps de pompe au moyen de la plaque de fermeture que l'on assemble rigidement au corps de pompe par écrasement du joint d'étanchéité.

Les caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. La description et les dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple.

La fig. 1 illustre le dispositif selon l'invention par une vue schématique en coupe verticale selon un plan parallèle à la face frontale du corps de la pompe jumelée,

la fig. 2 illustre le dispositif de la fig. 1 par une vue schématique en coupe verticale selon un plan diamétral perpendiculaire à la face frontale de la pompe jumelée.

La fig. 1 illustre par une vue schématique en coupe verticale la structure du corps de pompe 1 au niveau du dispositif décrit ci-après. La coupe est faite parallèlement à la face frontale de la pompe selon le plan contenant l'axe A'A commun aux orifices d'aspiration et de refoulement. La zone d'aspiration est dans la partie inférieure en 2. La zone de refoulement 3 est dans la partie supérieure. La structure générale est symétrique par rapport à

l'axe AA' des orifices d'aspiration 5 et de refoulement 6 de la pompe. Chacun de ces orifices est commun aux éléments de pompe jumeaux disposés symétriquement, dont la coupe montre en 4 la volute de droite et en 4' la volute de gauche. On remarque la forme ramassée du corps de pompe 1. En particulier la largeur croissante de la zone de refoulement 3 au-dessous du col 11 de l'orifice supérieur 6. La paroi interne du corps de pompe comporte une partie qui saille vers l'intérieur au voisinage des débouchés 13 et 13' des volutes 4 et 4'. Cette partie saillante est limitée, vers le haut, par un bord 12 formant un méplat pratiquement perpendiculaire à la paroi interne supérieure 14.

Elle est limitée vers le bas par la volute. Les volutes de droite 4 et de gauche 4', en formant les débouchés 13 et 13' vers l'orifice de refoulement, constituent un corps 16 dont la paroi interne 15 offre un contour à section circulaire centré en 0 et muni d'orifices l'un supérieur 17, l'autre inférieur 18.

Dans cette structure de corps de pompe jumelée 1 on prévoit dans le dispositif présentement décrit, le montage d'un axe cylindrique 20 de commande, centré en 0 et coaxial au corps 16. Sur cet axe on monte les deux clapets 8 et 9. Il s'agit de pièces semblables légèrement cambrées ainsi que le montre la vue en coupe verticale de la fig. 1. Le cambrage assure l'adaptation correcte de la face postérieure de chacun des clapets sur les bords de chaque débouché de volute, tels les bords 19 et 12, sur lesquels ils viennent reposer lorsqu'ils sont rabattus en position de fermeture.

La fig. 2 montre, en coupe verticale effectuée perpendiculairement à la coupe de la fig. 1, une vue de profil qui explicite la forme de l'un des clapets, le clapet 9. La forme de ce clapet est la réplique de celle de l'orifice formant le débouché de la volute 4' dans la zone de refoulement 3. Naturellement la surface du clapet excède celle de l'orifice à obturer de manière à assurer une obturation étanche. Comme l'illustrent à la fois la fig. 1 et la fig. 2, la face supérieure de chacun des clapets est tenue en appui grâce au jeu d'un ressort de rappel, tel le ressort 21, enroulé sur une partie de sa longueur autour de l'axe 20. La suspension des clapets sur l'axe 20 est libre. Comme on le voit sur la fig. 2 chaque clapet est porté par une paire de jambes 22, montées sans friction sur l'axe 20 grâce à deux manchons, tel le manchon 24. L'extrémité libre 23 du ressort 21 vient en appui sur la face frontale du clapet 9; elle peut y glisser guidée par la nervure 25 de la surface du clapet. Les extrémités libres, telle l'extrémité 23, et naturellement de la même façon la partie libre homologue du ressort du clapet 8, sont cambrées,.ce qui est particulièrement visible sur la coupe de la fig. 1. Les jambes 26 et les manchons 24' du clapet 8 que l'on aperçoit en pointillé sur la fig. 2 sont alternés avec les jambes 22 et les manchons 24 du clapet 9. Au montage, les jambes sont man-chonnées sur l'axe 20 de manière à les laisser libres d'y glisser sans frottement.

Par ailleurs dans le corps 16 on monte un tournant 10, solidaire de l'axe de commande 20 avec lequel il peut tourner autour de l'axe de rotation BB', perpendiculaire, en un point 0, à l'axe A'A (cf. la fig. 1). C'est au moment du montage que le tournant est rendu solidaire de l'axe 20 au moyen d'un assemblage mécanique rigide. On peut réaliser un tel assemblage par goupillage, ou encore par un autre moyen quelconque. Par ailleurs l'axe commun 20 est aussi rigidement assemblé avec le bouton de commande 31 dont la manette 32 est extérieure au corps de pompe 1. On peut par exemple réaliser un tel assemblage rigide au moyen d'un surmoulage de l'axe de commande 20 dans le bouton 31 lorsque, comme c'est le cas illustré par les figures, le bouton 31 est fait d'un matériau plastique moulable. On remarque dans le montage du bouton et du tournant solidaires de l'axe de commande la disposition, illustrée par la fig. 2, de deux rondelles 33 et 34 disposées sur l'axe 20 en amont et en aval d'une goupille cavalier 35 qui, enserrée dans la gorge 36 de l'axe 20, bloque les rondelles en position. Enfin un joint torique 37 assure une étanchéité parfaite au droit de la commande du bouton 31 sur la face frontale de la pompe.

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Sur la face arrière de la pompe le corps de la pompe est largement ouvert; après le montage interne du dispositif décrit ci-dessus, l'ouverture est obturée au moyen d'une plaque 38 par fermeture de l'assemblage sur un joint plat 39.

La pompe est, une fois terminée, complètement étanche. Au point de vue du fonctionnement le dispositif décrit assure deux types de fonctions : le premier type de fonction consiste à opérer automatiquement le contrôle des débouchés de volutes vers le refoulement. Si l'élément de pompe de droite est en action le flux passe par la volute 4 en suivant la flèche F2 de la fig. 1. La pression du fluide arrivant au débouché 13 vient presser la face postérieure du clapet 8 ; la force du ressort de rappel de ce clapet est calculée pour être juste inférieure à la pression du fluide. Le clapet 8, déséquilibré par la force prépondérante exercée par le fluide, se déplace angulairement vers l'axe A'A et libère le passage vers la zone de refoulement 3. La situation est illustrée par la fig. 1 où l'on voit le passage du débouché 13 de la volute 4 ouvert tandis que le passage du débouché 13' de la volute 4' est obturé par l'effet du ressort de rappel 21 auquel n'est opposée aucune pression puisque l'élément de pompe de gauche ne fonctionne pas. Ainsi est évitée toute circulation de fluide à contresens dans l'élément de pompe de gauche, alors au repos.

Le second type de fonction consiste à permettre à l'utilisateur d'opérer le réglage du débit de la pompe quel que soit l'élément de pompe en fonctionnement. On voit en effet que le tournant 10 peut occuper toutes les positions possibles par rapport à l'orifice 18 limité par les bords internes 40, 41 du canal d'aspiration. Lorsque le tournant laisse dégagé cet orifice, il y a communication entre le canal d'aspiration 2 et la zone de refoulement 3. Lorsque le tournant ne laisse que partiellement dégagé l'orifice, il y a communication partielle entre le canal d'aspiration 2 et la zone de refoulement 3. Enfin toute communication peut être interrompue entre les zones d'aspiration et de refoulement lorsque le tournant est situé, comme on le voit sur la fig. 1, de manière à assurer une obturation totale de l'orifice 18. Le bouton de commande 31 permet donc un réglage complet du débit.

Il est évident que la situation du dispositif variateur est privilé-5 giée car le réglage s'opère identiquement et simultanément pour les deux éléments de pompe par raison de symétrie. Cette situation offre de plus l'avantage de simplifier la construction du corps de la pompe jumelée. En effet, auparavant, l'utilisation d'un variateur de débit imposait de prévoir dans le corps de la pompe à 10 éléments multiples autant de canaux de décharge que d'éléments de pompe. L'utilisation du dispositif évite d'avoir à ménager un quelconque canal de décharge. La construction du corps de pompe en est d'autant allégée.

Enfin le fait de grouper sur un même axe commun les clapets, le tournant et le bouton de commande du variateur réalise un montage monobloc pour deux fonctions et simplifie le corps de pompe jumelée.

Une telle simplification se traduit par une économie appré-20 ciable sur le prix de revient et une réduction avantageuse des dimensions d'encombrement.

Il convient de mentionner qu'une pompe jumelée selon la construction décrite peut encore fonctionner dans des conditions correctes, quoique moins intéressantes, lorsque les deux éléments 2s de pompe sont entraînés simultanément. Alors les deux clapets 8 et 9 sont demi-ouverts, et ce, sans inconvénient puisque le flux ne risque plus alors de parcourir à l'envers l'un des éléments de pompe. Le fonctionnement simultané est possible comme sur les pompes jumelées connues antérieurement. Cependant ce mode 30 d'utilisation offre trop peu d'intérêt pour s'y étendre davantage. Car c'est surtout dans le fonctionnement alterné que résident les avantages considérables des pompes multiples et en particulier des pompes jumelées.

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2 feuilles dessins

Claims (4)

622 895 REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande de débit d'une pompe centrifuge jumelée incluant un clapet à deux volets (8, 9) angulairement mobiles autour d'un axe de pivotement (20), chacun pourvu d'un ressort (21) individuel de rappel, mettant en communication individuelle ou simultanée des sorties des deux volutes (4, 4') avec un canal de refoulement (3), et comportant une plaque de fermeture (38) assemblée avec un joint d'étanchéité (39) pour obturer une ouverture du corps de pompe (1), caractérisé en ce que l'axe de pivotement (20) du clapet supporte en plus pour régler le débit du flux hydraulique quand les volets sont ouverts, une clef rotative (10), montée dans un passage (17, 18) qui fait communiquer directement les sorties (13, 13') des volutes (4, 4') avec un canal d'aspiration (2) de la pompe (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la clef rotative (10) est mécaniquement solidaire de l'axe de commande (20).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la clef rotative (10) est rendue mécaniquement solidaire d'un bouton de commande (31) extérieur au corps de pompe par un surmoulage de l'axe de commande (20) dans le bouton.

4. Procédé de montage du dispositif de commande de débit selon la revendication 3, caractérisé en ce que :

— on monte sur l'axe de commande commun (20) le clapet à deux volets (8, 9), la clef rotative (10), mobile autour d'un axe de rotation (B'B) et apte soit à autoriser, de façon réglable, la mise en communication du canal d'aspiration (2) avec le canal de refoulement (3) de la pompe, soit à l'interdire;

— on assemble la clef rotative (10) et l'axe de commande (20) de façon à les rendre mécaniquement solidaires ;

— on introduit l'ensemble clapet-clef rotative-axe de commande dans l'ouverture du corps de pompe (1) au niveau des passages de flux à commander;

— on rend la clef rotative (10) solidaire du bouton de commande extérieur (31) au moyen d'un surmoulage de l'axe de commande (20) dans le bouton (31);

— enfin on obture l'ouverture pratiquée dans le corps de pompe (1) au moyen de la plaque de fermeture (38) que l'on assemble rigidement au corps de pompe par écrasement du joint d'étanchéité (39).