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REVENDICATIONS
1. Installation de pompage pour liquide comportant une roue à ailettes (5) logée dans un carter(lf et entraînée par un moteur (2) sans balai à courant alternatif, ainsi qu'un inverseur statique (6) destiné à alimenter en énergie ledit moteur à une fréquence de sortie de 100 à 1000 Hz, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens de détection (16) pour détecter l'état de cavitation et délivrer un signal de commande à l'inverseur (6), de telle sorte que la fréquence de sortie de celui-ci soit diminuée et que la cavitation cesse.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de détection comprennent un transducteur ou accélé romètre à pression de choc (16) disposé de maniére adjacente à la roue à ailettes.
3. Procédé de mise en action de l'installation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la fréquence de sortie de l'inverseur est réglée de manière à maintenir la vitesse de révolution de la roue à ailettes à une valeur à laquelle il ne se produit pas de cavitation.
La présente invention se rapporte à une installation de pompage pour liquide comportant une roue à ailettes logée dans un carter et qui est entraînée par un moteur sans balai à courant alternatif alimenté en énergie par l'entremise d'un inverseur statique réglable ayant une fréquence de sortie de 100 à 1000 Hz, ainsi qu'à un procédé de mise en action de cette installation de pompage.
Le brevet CH N" 651111 concerne une installation de pompage pour liquide du type précité ainsi qu'un procédé de mise en action de celle-ci rendant possible par la régulation de la fréquence la construction de pompes submersibles de dimensions externes faibles, de même qu'une augmentation de la puissance de sortie et de la vitesse afin d'augmenter de façon importante l'efficacité de la pompe.
Ceci présente toutefois un risque augmenté de cavitation, plus particuliérement lorsque de grandes hauteurs d'aspiration sont impliquées.
Par conséquent, le but de cette invention consiste à réduire ce risque, en contrôlant la vitesse du moteur, et par conséquent la vitesse de la roue à ailettes de la pompe ou du rotor de telle sorte que la cavitation ne se produise pas ou qu'elle soit empêchée de toute manière de se poursuivre à côté de l'usage de la méthode sophistiquée et de la pompe décrite dans le brevet mentionné précédemment ou d'une pompe normalement entraînée à une vitesse constante déterminée par la fréquence de l'inverseur.
On doit observer que dans le cas d'une pompe conventionnelle qui est directement reEee à la tension principale, et particulièrement dans le cas de grandes hauteurs d'aspiration ou de conditions correspondant à une grande hauteur d'aspiration produite par exemple par des filtres d'entrée obstrués, il n'y a aucune chance d'ajuster la vitesse et par conséquent aucune possibilité d'empêcher la cavitation, ce qui peut aboutir rapidement à l'endommagement de la pompe.
L'installation de pompage pour liquide selon l'invention ainsi que son procédé de mise en action, visant à atteindre le but précité, sont tels que définis dans les revendications 1 et 3.
L'invention sera maintenant décrite plus en détail en référence au dessin annexé, qui comporte une figure unique représentant une vue en coupe axiale d'une réalisation donnée à titre d'exemple d'une installation de pompage pour liquide selon l'invention.
L'installation de pompage pour liquide illustrée comporte un carter 1, qui contient de manière étanche un moteur 2 sans balai à courant alternatif ayant une puissance donnée de, par exemple, 4 kW. Le moteur 2 présente un arbre 3 pivoté dans un palier à billes 4, et une roue à ailettes 5 est fixée à l'extrémité libre de l'arbre 3. Un inverseur statique réglable 6 est disposé dans un espace étanche du carter 1 de la pompe, cet inverseur étant conçu pour recevoir une tension alternative du réseau principal par l'entremise d'un câble 7, et de transformer cette tension alternative d'abord en une tension continue, puis en une tension alternative d'une fréquence choisie.
Dans la forme d'exécution illustrée, le moteur 2 consiste en un moteur triphasé auquel la tension est appliquée par l'entremise de conducteurs 8, 9 et 10 à partir de l'inverseur statique 6. La roue à ailettes 5 est disposée de manière à pomper le liquide à partir d'une entrée de liquide 1 1 et 12 vers un passage hélicoïdal 13 entourant ladite roue et à partir de ce passage 13 vers une sortie 14, laquelle, dans le cas d'une pompe immersible, est reliée à un tuyau ou un organe similaire. Un oeillet de levage 15 est prévu sur la partie supérieure du carter 1 de la pompe, au moyen duquel la pompe peut être reliée à une ligne destinée à abaisser la pompe dans un endroit à partir duquel un liquide, normalement de l'eau ou un mélange d'eau et d'eau d'égouts, est à pomper à un niveau donné.
Lorsque le moteur 2 à deux pôles alimenté en tension d'une fréquence de 50 Hz aux moyens de l'inverseur 6 est alimenté avec une tension ayant une fréquence de 100 Hz, la vitesse du moteur augmente de 3000 à 6000 trimin, et le couple reste inchangé. Ainsi, on peut choisir une roue à ailettes avec une vitesse spécifique double en maintenant inchangées les autres valeurs. Si le moteur à deux pôles est remplacé par un moteur à quatre pôles du même poids, c'est-àdire ayant les mêmes dimensions externes, et que la fréquence est augmentée à 200 Hz, une vitesse de 6000 trlmin est également obtenue et le couple est doublé, à cause du fait que le rotor d'un moteur à quatre pôles est beaucoup plus grand que le rotor d'un moteur à deux pôles.
La puissance augmentera en même temps, étant donné qu'elle est une fonction du produit de la vitesse par le couple, I'inverseur étant toutefois destiné à limiter la puissance de façon à ne pas surcharger le moteur.
Cette augmentation de la vitesse du moteur permet de remplacer une roue à ailettes avec des passages étroits, c'est-à-dire une roue à ailettes à haute pression, par une roue à ailettes du type ouvert, et dans les cas extrêmes par une roue à ailettes du type en hélice.
Le résultat de l'utilisation spécifiquement plus élevée de la pompe aboutit comme déjà mentionné à une augmentation du risque de cavitation, plus particulièrement lorsque des hauteurs d'aspiration importantes sont impliquées. Selon l'invention, ce risque est réduit en contrôlant la vitesse de telle sorte que la cavitation ne se produise pas ou du moins pour empêcher qu'elle ne se poursuive.
Un transducteur de pression à choc ou accélérométre 16 est disposé de façon adjacente à la roue à ailettes 5 afin de détecter la cavitation, ce transducteur ou accéléromètre 16 étant en effet prévu pour détecter les chocs de pression dans le liquide lorsque la cavitation se produit, et pour envoyer un signal à l'inverseur 6, par l'entremise d'un conducteur 17, en vue de diminuer la fréquence de tension de sortie et par conséquent de diminuer la vitesse du moteur 2 et de la roue à ailettes 5. La réalisation illustrée comprend également un détecteur de niveau de liquide 18 disposé de façon à envoyer un signal à l'inverseur 6, par l'entremise d'un conducteur 19, pour diminuer la fréquence et par conséquent la vitesse du moteur 2 et de la roue à ailettes 5.
L'inverseur est réglé de façon appropriée à une fréquence élevée et en même temps de telle sorte que la puissance de sortie soit maintenue constante, c'est-à-dire que la puissance de sortie du moteur soit maintenue constante ou au moins substantiellement constante. En conséquence, dès que la hauteur d'élévation dévie d'une valeur nominale ou déterminée, le moteur cherchera à atteindre une vitesse correspondant à la fréquence supérieure et ainsi à augmenter le flux. Dans ce qui précède, on a admis que l'inverseur était incorporé dans le carter de la pompe, bien qu'il soit possible que cet inverseur constitue une unité séparée disposée à l'extérieur de la pompe.
Comme mentionné précédemment, lorsque la cavitation se produit, cela conduit à un changement de fréquence réduisant la vitesse du moteur 2, et un signal de diminution de la fréquence est obtenu à partir de l'accéléromètre 16, lequel délivre un signal de diminution de fréquence à l'inverseur par l'entremise du conducteur 17. L'accéléromètre est de façon appropriée du type piézo-électrique
et réagit aux pics sonores qui sont propagés à travers le liquide lorsque la cavitation se produit. Une chambre de niveau de liquide 18 est prévue pour, lorsqu'il n'y a pas de pression de liquide dans le canal ou passage 13, produire un signal de diminution de la fréquence sur la ligne 19, ce signal de diminution de fréquence assurant que le moteur 2 ne dépasse pas une vitesse à vide donnée. Selon une alternative, le signal peut être délivré sous la forme d'un signal d'arrêt.
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CLAIMS
1. Pumping installation for liquid comprising a impeller (5) housed in a casing (lf and driven by an AC brushless motor (2), as well as a static inverter (6) intended to supply said energy motor at an output frequency of 100 to 1000 Hz, characterized in that it includes detection means (16) for detecting the state of cavitation and delivering a control signal to the inverter (6), such so that the output frequency thereof is decreased and the cavitation ceases.
2. Installation according to claim 1, characterized in that the detection means comprise a transducer or accelerated impact pressure rometer (16) disposed adjacent to the impeller.
3. A method of actuating the installation according to claim 1, characterized in that the output frequency of the inverter is adjusted so as to maintain the speed of revolution of the impeller at a value at which it cavitation does not occur.
The present invention relates to a liquid pumping installation comprising a impeller housed in a casing and which is driven by a brushless AC motor supplied with energy by means of an adjustable static inverter having a frequency of output from 100 to 1000 Hz, as well as a method of activating this pumping installation.
Patent CH No. 651111 relates to a pumping installation for liquid of the aforementioned type as well as a method of actuating the latter making it possible by regulating the frequency the construction of submersible pumps of small external dimensions, as well as '' an increase in output power and speed in order to significantly increase the efficiency of the pump.
This, however, presents an increased risk of cavitation, especially when large suction heights are involved.
Therefore, the object of this invention is to reduce this risk, by controlling the speed of the motor, and therefore the speed of the impeller of the pump or the rotor so that cavitation does not occur or that in any case, it is prevented from continuing alongside the use of the sophisticated method and the pump described in the aforementioned patent or a pump normally driven at a constant speed determined by the frequency of the inverter.
It should be observed that in the case of a conventional pump which is directly reEee to the main voltage, and particularly in the case of great suction heights or conditions corresponding to a great suction height produced for example by filters d If the inlet is blocked, there is no chance to adjust the speed and therefore no possibility of preventing cavitation, which can quickly lead to damage to the pump.
The pumping installation for liquid according to the invention as well as its method of actuation, aiming to achieve the above object, are as defined in claims 1 and 3.
The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, which comprises a single figure showing an axial section view of an embodiment given by way of example of a pumping installation for liquid according to the invention.
The liquid pumping installation illustrated comprises a casing 1, which sealingly contains an AC brushless motor 2 having a given power of, for example, 4 kW. The motor 2 has a shaft 3 pivoted in a ball bearing 4, and a fin wheel 5 is fixed to the free end of the shaft 3. An adjustable static reverser 6 is arranged in a sealed space of the casing 1 of the pump, this inverter being designed to receive an AC voltage from the main network via a cable 7, and to transform this AC voltage first into a DC voltage, then into an AC voltage of a chosen frequency.
In the illustrated embodiment, the motor 2 consists of a three-phase motor to which the voltage is applied by means of conductors 8, 9 and 10 from the static inverter 6. The impeller 5 is arranged so pumping the liquid from a liquid inlet 1 1 and 12 to a helical passage 13 surrounding said impeller and from this passage 13 to an outlet 14, which, in the case of a submersible pump, is connected to a pipe or the like. A lifting eye 15 is provided on the upper part of the pump casing 1, by means of which the pump can be connected to a line intended to lower the pump to a place from which a liquid, normally water or a mixture of water and sewage, is to be pumped at a given level.
When the two-pole motor 2 supplied with a voltage of a frequency of 50 Hz by means of the inverter 6 is supplied with a voltage having a frequency of 100 Hz, the speed of the motor increases from 3000 to 6000 trimin, and the torque remains unchanged. Thus, one can choose a impeller with double specific speed while keeping unchanged the other values. If the two-pole motor is replaced by a four-pole motor of the same weight, that is to say having the same external dimensions, and the frequency is increased to 200 Hz, a speed of 6000 trlmin is also obtained and the torque is doubled, due to the fact that the rotor of a four-pole motor is much larger than the rotor of a two-pole motor.
The power will increase at the same time, since it is a function of the product of the speed by the torque, the inverter is however intended to limit the power so as not to overload the engine.
This increase in the speed of the engine makes it possible to replace a impeller with narrow passages, that is to say a impeller at high pressure, by an impeller of the open type, and in extreme cases by a impeller of the helical type.
The result of the specifically higher use of the pump leads, as already mentioned, to an increase in the risk of cavitation, more particularly when large suction heights are involved. According to the invention, this risk is reduced by controlling the speed so that cavitation does not occur or at least to prevent it from continuing.
A shock or accelerometer pressure transducer 16 is disposed adjacent to the impeller 5 in order to detect cavitation, this transducer or accelerometer 16 being in fact provided for detecting pressure shocks in the liquid when cavitation occurs, and to send a signal to the inverter 6, through a conductor 17, with a view to decreasing the output voltage frequency and consequently decreasing the speed of the motor 2 and the impeller 5. The illustrated embodiment also includes a liquid level detector 18 arranged so as to send a signal to the inverter 6, via a conductor 19, to decrease the frequency and therefore the speed of the motor 2 and of the wheel with fins 5.
The inverter is appropriately set at a high frequency and at the same time so that the output power is kept constant, i.e. the motor output power is kept constant or at least substantially constant . Consequently, as soon as the elevation height deviates from a nominal or determined value, the motor will seek to reach a speed corresponding to the higher frequency and thus to increase the flow. In the foregoing, it has been assumed that the inverter is incorporated in the pump casing, although it is possible that this inverter constitutes a separate unit arranged outside the pump.
As mentioned previously, when cavitation occurs, this leads to a frequency change reducing the speed of the motor 2, and a signal to decrease the frequency is obtained from the accelerometer 16, which delivers a signal to decrease the frequency to the inverter through the conductor 17. The accelerometer is suitably of the piezoelectric type
and reacts to sound peaks that are propagated through the liquid when cavitation occurs. A liquid level chamber 18 is provided for, when there is no liquid pressure in the channel or passage 13, producing a signal for decreasing the frequency on line 19, this signal for decreasing frequency ensuring that the motor 2 does not exceed a given no-load speed. According to an alternative, the signal can be delivered in the form of a stop signal.