CH94526A - Pompe hydraulique rotative. - Google Patents

Pompe hydraulique rotative.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

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  Pompe hydraulique rotative.    La présente invention a pour objet une  pompe hydraulique rotative, comportant une  roue à aubes rotative, des moyens d'amenée  d'eau à celle-ci établis pour convertir l'éner  gie potentielle disponible en une grande vi  tesse de tourbillonnement de l'eau entrante  autour de l'axe de la roue et des moyens de  décharge pour décharger l'eau de cette roue  avec un mouvement tourbillonnant de même  direction et pour convertir l'énergie cinétique  de l'eau à mouvement tourbillonnant en éner  gie potentielle à la sortie de la pompe.  



  Une forme d'exécution avantageuse de  cette pompe rotative peut être celle dans la  quelle les moyens d'amenée d'eau comportent  un conduit d'entrée conformé de façon à  amener l'eau suivant un chemin hélicoïdal  convergent et avec une vitesse croissante, à  la -roue à aubes, laquelle reçoit cette eau avec  une grande vitesse de     tourbillonnement    dans  la même direction que la rotation de la roue  pour la livrer avec une grande vitesse de  tourbillonnement dans la même direction à  un conduit de décharge qui est disposé pour    la décharger suivant un chemin hélicoïdal  divergent, avec une- vitesse décroissante.  



  Sur les dessins ci-joints, donnés à titre  d'exemple       Fig.    1 est une coupe axiale d'une forme  forme d'exécution de la pompe faisant l'objet  de l'invention, faite suivant la ligne 1-1 de  la     fig.    1 a ;       Fig.    1 a est une coupe transversale suivant  la ligne 1      -1    a de la     fig.    1;       Fig.    2 est un plan d'une autre forme  d'exécution de l'objet de l'invention;       Fig.    3 en est     une    coupe axiale et       Fig.    4 une élévation en bout,       Fig.    5 une coupe axiale d'une autre forme  d'exécution de l'objet de l'invention;

         Fig.    6 en est une élévation en bout;       Fig.    7 est une coupe axiale d'une autre  forme d'exécution encore;       Fig.    8 est une élévation en bout , d'une  roue à six aubes pour pompe- rotative;       Fig.    9 est une coupe axiale de cette roue;       Fig.10    et 11 représentent des sections  développées des aubes de la roue           Fig.    12 montre le schéma d'une installa  tion avec une pompe rotative suivant l'in  vention;       Fig.    13 est une vue en perspective d'une  roue possédant quatre aubes, étudiée suivant  le même principe que la roue à six aubes  des     fig.    8 à 11.  



  En ce qui concerne la forme d'exécution  représentée aux     fig.    1 et<B>l</B>a, le corps de pompe  est établi en deux pièces, la partie d'entrée  se trouvant à la gauche et la partie de sortie  à la droite. La partie d'entrée du corps de  pompe possède une paroi extérieure     21.    et  une paroi intérieure 22, formant une chambre  d'entrée annulaire convergente 23 entre elles.  A l'intérieur de cette chambre d'entrée 23  se trouvent les aubes directrices 24, inclinées       hélicoïdalement    autour de l'axe de la pompe.  Ces aubes directrices 24 servent également  d'entretoises entre la paroi extérieure 21 et  la paroi intérieure 22 qui porte le palier 37  pour l'arbre 38.

   La partie d'entrée de la boîte  possède une bride 25 reliée à la bride adja  cente 26 de la partie de sortie qui comprend  la paroi extérieure 27 et la paroi intérieure  28 renfermant entre elles la chambre de dé  charge 29 et le conduit 35, qui fait suite à  celle-ci. Le conduit 35 est en forme de vo  lute. Les parois 27 et 28 sont définies par  des surfaces allant en s'éloignant et en s'é  vasant de plus en plus. Entre ces parois 27  et 28 se trouve la paroi 32-34 qui en s'éten  dant autour de l'axe, s'éloigne graduellement  de la roue et de l'axe.

   Ainsi, en 30, cette  paroi est représentée relativement voisine de  la roue et de son axe et elle s'étend de là  autour de l'axe, sur<B>900,</B> dans la direction  indiquée par la flèche 20     (fig.    1), où la paroi  atteint une position qui n'est pas représentée  sur le dessin, mais qui correspond à la ligne  pointillée 31; à 180   la paroi apparaît en 32  (correspondant à la ligne pointillée 32'); à  270  , la paroi atteint une position correspon  dant à, la ligne pointillée 33 et, à<B>3600,</B> elle  apparaît dans la position désignée par le  chiffre de référence 34. Entre ces parois 27,  28 et 32-34 est compris le conduit de dé  charge 35 en forme de volute allant en s'é-         panouissant    et qui     mène    au tuyau de décharge  ou de refoulement tangent 44.

   L'arbre 38  tourne dans les paliers 36 et 37 et porte  la roue de pompe à moyeu 39 et à aubes 40  s'étendant     radialement    du moyeu 39. L'espace  compris entre les aubes directrices d'entrée  24 et les aubes 40 de la roue est désigné  par 41. La flèche 42-43 indique le parcours  suivi par l'eau dans son passage à travers la  pompe. Cette     flèche    est représentée en poin  tillé fin aux endroits où elle passe derrière les  parties apparaissant dans les figures et elle  est représentée en tirets aux endroits où son  parcours n'est pas caché.  



  La roue 39-40 est actionnée par une force  motrice qui la fait tourner dans la direction  de la flèche 20. L'eau s'écoule dans la cham  bre d'entrée 23 sous une certaine charge à  partir de la source d'alimentation. Le conduit  d'entrée 23 est convergent et la vitesse de  l'eau augmente à mesure qu'elle approche de  la roue. Les aubes     hélicoïdalement    inclinées  24 guident l'eau avec une vitesse accrue par  un mouvement giratoire dans l'espace 41,  comme cela est indiqué par la flèche en poin  tillé et tirets, 42-43.

   La roue tournant dans  le même sens que le mouvement de l'eau ar  rivante, l'eau est captée, de l'espace 41 et son  énergie de tourbillonnement est accrue par  l'action de la roue sur la masse d'eau en  rotation, et l'eau est livrée, avec cette éner  gie de tourbillonnement augmentée, à l'espace  29 où elle suit sa direction naturelle de tour  billonnement dans le conduit allant en s'a  grandissant 35 qui diminue la vitesse de l'eau  et en absorbe ainsi de l'énergie cinétique en  la convertissant en énergie potentielle dans  le conduit de sortie 44.

   Comme cela est re  présenté par la flèche 42-43, l'eau suit un  chemin en spirale convergente dans la cham  bre d'entrée jusqu'à la roue, dans laquelle  elle possède un mouvement de direction sen  siblement hélicoïdale, et elle suit ensuite un  chemin en spirale allant en s'épanouissant à  partir de la roue jusqu'à sa décharge, dans  le conduit 35.  



  En ce qui concerne les     fig.    2, 3 et 4, la  pompe est représentée avec son arbre 38      accouplé, en 47, à un moteur électrique 48.  Le support 46 de la pompe et le moteur 48  sont tous deux portés par le socle 45. Les  mêmes     chiffres    de référence désignent les  mêmes parties     que    dans les     fig.    1 et la;  mais on peut noter spécialement ici les par  ticularités suivantes de la variante des     fig.    2,  3 et 4. Le conduit d'entrée 21 n'est pas  annulaire, tout en étant convergent pour aug  menter la vitesse d'approche à la roue et les  aubes directrices d'entrée 24 partent toutes  d'un noyau central plein 22. La roue de  pompe est en porte-à-faux par rapport au  palier 36.

   Tandis que dans la     fig.    1 l'écoule  ment d'eau à l'endroit de sortie de la roue  est encore légèrement convergent, il est di  vergent en plein à la     fig.    3. L'eau arrive à  la pompe dans l'axe de celle-ci pour la quit  ter dans une direction perpendiculaire à l'axe.  



  En ce qui concerne les     fig.    5 et 6, l'eau  arrive à la pompe dans une direction perpen  diculaire à l'axe et la quitte dans une direc  tion perpendiculaire à l'axe. Le conduit d'en  trée renfermant les aubes directrices 24 est  une volute convergente 23' qui livre l'eau  avec une vitesse de tourbillonnement graduel  lement accrue aux aubes 40 de la roue, point  en lequel une vitesse additionnelle est impri  mée à l'eau par l'intermédiaire de la roue  commandée et, ensuite, cette vitesse est  absorbée dans le conduit de décharge en vo  lute' divergente 35 pour être convertie en  énergie potentielle, ce     conduit    de décharge  renfermant d'une manière analogue au     conduit     d'entrée, des aubes     241,

      pour diriger l'eau de  décharge à l'entrée du conduit 35. Ces aubes  servent en même temps d'entretoises de support  pour les parois du corps de pompe.  



  En ce qui concerne la     fig.    7, les aubes  directrices 24 qui se trouvent dans le pas  sage annulaire allant en se rétrécissant 23  dirigent l'eau arrivant. en 49, avec une vitesse  de tourbillonnement croissante, à la roue 39  40 d'on l'eau s'écoule avec une vitesse de  tourbillonnement décroissante dans le     diffuseur     annulaire 35' pour se décharger dans la masse  d'eau 50, à niveau libre en 51. Les aubes  formant entretoises 52 ménagées dans le dif-         fuseur    35' sont inclinées de manière à se  présenter de champ à la direction d'écoule  ment de l'eau. Les aubes directrices 24 jouent  également le rôle d'entretoises.

   On voit que  les parties associées avec la paroi 28 sont  supportées par les aubes formant entretoises  52 sur la paroi 27, que par l'intermédiaire  des brides 26 et 25 la paroi 27 repose sur  la paroi 21 et que les aubes 23 supportent  tous les éléments sur la paroi de fond, ou  paroi inférieure 22.  



       Fig.    8 à 11 représentent une forme avan  tageuse pour les aubes de la roue, avanta  geuse particulièrement au point de vue de la  fabrication.  



       Fig.10    représente la section développée faite  dans une des aubes 40 par une surface conique  ayant pour axe 10-12 et pour génératrice  10-10'; de même, la     fig.    11 représente la  section développée de     1"aube    40, faite par  une surface conique ayant pour axe 10-12 et  pour génératrice 11-1l'. Ces sections sont  limitées d'un côté par une courbe convexe et  de l'autre par une courbe concave, et, en les  comparant, on voit bien que les aubes 40 pré  sentent une torsion hélicoïdale sur elles-mêmes,  tout en diminuant en épaisseur en allant de  la racine à     l'extrémité    libre des aubes.  



  La pompe peut être adaptée à une grande  variété de dispositions de tuyauterie d'amenée  et de décharge. C'est ainsi par exemple, que  l'eau peut pénétrer dans une direction coaxiale  avec l'arbre de la roue et que le tuyau de  décharge, ou de refoulement, peut être dis  posé avec son axe dans un plan perpendicu  laire à l'axe de cet arbre. De plus, la pompe  peut recevoir l'eau horizontalement et la re  fouler, soit verticalement, soit horizontalement,  perpendiculairement à la direction dans la  quelle l'eau lui arrive. Une autre disposition  consiste à utiliser, comme cela est représenté  aux     fig.    5 et 6, une boîte d'entrée en volute  qui, en combinaison avec la boîte de décharge,  ou de refoulement, déjà décrite, permet aux  tuyaux d'entrée et de décharge d'être placés  dans des directions quelconques voulues.  



  Pour des pompes refoulant directement  dans des réservoirs, ou bassins, ouverts plu-      tôt que dans des conduites fermées, la récu  pération de la vitesse de tourbillonnement de  l'eau déchargée de la roue peut être     effectuée     entièrement dans une chambre de     diffusion     annulaire formée entre deux parois coniques  courbes, telles que celles représentées à la       fig.    7 et il sera, dans ce cas, possible d'omet  tre la boîte de décharge en volute. Les che  mins des parcelles d'eau seront des spirales  et l'action sera similaire à celle déjà décrite.  Toutefois, au lieu de recueillir toutes les par  celles d'eau dans un tuyau unique, la décharge  sera distribuée uniformément sur une ouver  ture de décharge annulaire, autour de l'axe  de la pompe.  



  Dans la construction de la boîte de dé  charge en spirale et de l'espace annulaire de  transition tels qu'en     fig.    1, il est avantageux  non seulement de prévoir une réduction gra  duelle de la composante tourbillonnante de  vitesse, mais aussi de se prémunir contre des  changements brusques, aussi bien de direction  que de grandeur, de la composante méridienne  de vitesse.

   Pour cette raison, d'une section  méridienne quelconque de la boîte de décharge  à une section voisine, plus éloignée de la  roue, (une section méridienne est une section  contenant l'axe de la roue) la largeur de la  section, mesurée normalement aux composantes  méridiennes d'écoulement, varie graduellement  et les parois du passage présentent des con  tours incurvés d'une façon douce; on peut  comprendre ceci en se reportant à la     fig.    1.  



  La discussion suivante expose d'une façon  plus nette certains des facteurs élémentaires  entrant dans le fonctionnement d'une pompe  suivant l'invention. En ce qui concerne la       fig.    12, la pompe 13, actionnée par le moteur  48, reçoit de l'eau du réservoir 55 par le tuyau  56 et la décharge, par le tuyau 44, dans le  réservoir 59.

   L'eau pénètre dans la pompe       sous    la charge due à la hauteur     hi    du niveau  de l'eau d'alimentation au-dessus de la pompe  et à la pression atmosphérique agissant sur  ce niveau et représentée, par les flèches 58  et elle est déchargée par la pompe à l'encon  tre de la charge due à la hauteur     h.s    du ni  veau de l'eau dans le réservoir récepteur 59    et à la pression atmosphérique représentée  par les flèches 52.

   Pour permettre à la pompe  d'utiliser dans la mesure voulue les avantages  inhérents à sa construction et à son mode de  fonctionnement, elle sera située à une hauteur  telle que la charge initiale (pression due à la       différence    de niveau hi plus la pression at  mosphérique) soit grande en comparaison de  la charge nette,     la,    coutre laquelle la pompe  travaille. Lorsqu'elle est ainsi située, la pompe  reçoit de l'eau ayant une énergie potentielle  correspondant à la charge initiale et, par la  conversion d'une grande partie de cette éner  gie en énergie cinétique à l'entrée de la roue,  on peut obtenir pour l'eau des vitesses cor  respondantes.

   La vitesse de l'eau dans la  pompe n'est par conséquent limitée que par  la charge initiale dont on dispose et elle n'a  aucun rapport avec la charge nette produite  par la pompe. En donnant à cette vitesse à  l'entrée de la roue une direction inclinée vers  une direction tangentielle par rapport à l'axe  de la roue, l'eau est obligée de pénétrer dans  la roue avec un mouvement tourbillonnant à  grande vitesse. Sans augmenter la vitesse  relative entre la roue et l'eau, on peut alors  augmenter la vitesse de rotation de la roue  de la quantité représentée par la vitesse de  tourbillonnement de l'eau et la roue peut, par       conséquent,    marcher à des vitesses qui sont  entièrement hors de proportion avec la charge  nette contre laquelle la pompe agit.  



  En inclinant ainsi la direction de mouve  ment de l'eau à l'intérieur de la pompe; de  façon à ce qu'elle contienne une composante  axiale considérable de vitesse, aussi bien que  la composante tangentielle, on peut obtenir  de petits passages d'eau et on peut faire  usage d'une roue de petit diamètre, conditions  qui sont également compatibles avec de fai  bles dimensions de la pompe, un faible poids  et une grande vitesse.

   Bien que la     fig.    12  représente la surface de l'eau d'alimentation  à un niveau plus élevé que celui de la pompe,  il serait possible, dans des cas où la charge  nette,     h.,    est suffisamment faible, que le ré  servoir 55 soit situé plus bas que la pompe,  dans certaines limites, l'énergie potentielle qui      sera convertie en vitesse de tourbillonnement  par les moyens d'amenée d'eau à la roue,  correspondant, dans ce cas, à la pression  atmosphérique agissant sur la surface de l'eau  du réservoir, diminuée de la différence de  niveau entre la pompe et le réservoir.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Pompe hydraulique rotative, comportant une roue à aubes rotative, des moyens d'ame née d'eau à celle-ci établis pour convertir l'énergie potentielle disponible en une grande vitesse de tourbillonnement de l'eau entrante autour de l'axe de la roue et des moyens de décharge pour décharger l'eau de cette roue avec un mouvement tourbillonnant de même direction et pour convertir l'énergie cinétique de l'eau à mouvement tourbillonnant en éner gie potentielle à la sortie de la pompe.
    SOUS-REVENDICATIONS 1 Pompe hydraulique rotative suivant la re vendication, dans laquelle les moyens d'a menée d'eau comportent tin conduit d'entrée conformé de façon à amener l'eau suivant un chemin hélicoïdal convergent et avec une vitesse croissante, à la roue à aubes, laquelle reçoit cette eau avec une grande vitesse de tourbillonnement dans la même direction que la rotation de la roue pour la livrer avec une grande vitesse de tour billonnement dans la même direction à un conduit de décharge qui est disposé pour la décharger suivant un chemin hélicoïdal divergent, avec une vitesse décroissante.
    2 Pompe hydraulique rotative suivant la re vendication et la sous-revendication 1, dans laquelle le conduit de décharge est en forme de volute se raccordant par un pas sage annulaire à l'espace contenant la roue; ce passage annulaire étant dépourvu d'aubes. 3 Pompe hydraulique rotative suivant la re vendication et la sous-revendication 1, dans laquelle le conduit d'entrée renferme des aubes directrices inclinées hélicoïdalement pour donner à l'eau un mouvement de tour billonnement. 4 Pompe hydraulique rotative suivant la re vendication et la sous-revendication 1, dans laquelle le conduit d'entrée est de section annulaire et coaxial à la roue.
    b Pompe hydraulique rotative suivant la re vendication, dans laquelle tant le conduit d'entrée que le conduit de décharge renfer ment des aubes pour guider l'eau, ces aubes dans les deux conduits formant en même temps des entretoises de support pour les parois du corps de pompe. 6 Pompe hydraulique rotative suivant la re vendication, dans laquelle les moyens de décharge comportent un diffuseur annulaire conique pour recevoir l'eau de la roue à aubes, ce diffuseur étant coaxial à celle-ci.
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