EP0009449A1 - Palier pour pompe centrifuge ambivalente - Google Patents

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EP0009449A1
EP0009449A1 EP79400651A EP79400651A EP0009449A1 EP 0009449 A1 EP0009449 A1 EP 0009449A1 EP 79400651 A EP79400651 A EP 79400651A EP 79400651 A EP79400651 A EP 79400651A EP 0009449 A1 EP0009449 A1 EP 0009449A1
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EP
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centrifugal pump
stop
pump
motor
ring
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EP79400651A
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EP0009449B1 (fr
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Claude Van Rossem
Jean-Claude Le Dall
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ELECTRO-HYDRAULIQUE SEH Ste
Thales SA
Original Assignee
ELECTRO-HYDRAULIQUE SEH Ste
Le Materiel Telephonique Thomson CSF
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system

Definitions

  • the present invention relates to centrifugal pumps, in particular those of them which, constituted by a plurality of stackable pump elements driven by an incorporated electric motor, belong to the so-called multicellular type.
  • the invention relates more particularly to an improvement of the multicellular centrifugal pump intended to give it a double possibility of operation in the air and in the liquid to be pumped.
  • centrifugal pumps In the construction technique of centrifugal pumps, a distinction is made between pumps intended to operate in air and others capable of pumping a liquid in which they are immersed.
  • the electric motor driving the pump is cooled by the effect of a circulation - usually forced - of the fluid borrowed from the ambient environment: air for the former, the liquid to be pumped for seconds.
  • the invention provides, according to its main characteristic, a centrifugal pump in which the cooling of the electric drive motor is linked to the fluid to be pumped and not borrowed from the ambient medium.
  • centrifugal pump according to the invention gives the centrifugal pump according to the invention a new character, that of being an ambivalent centrifugal pump whose use accommodates two ambient media.
  • the invention relates to an ambivalent centrifugal pump of the "amphibious" type, that is to say operating indifferently in air or in water.
  • the central drive part M comprises an electric motor with a flooded rotor. This rotor is visible in 3, the motor stator is illustrated in 4, the motor windings in 5. In order to avoid a possible short circuit between metallic masses of the rotor and the stator by a pumped liquid which would be conductive it is planned to isolate them according to the rules of art.
  • the motor shaft 6 drives the pump elements, by means of the extensions 7, 7 'along the common axis of rotation R'R and on either side of the central drive part.
  • each of the pump ends is formed by stacking two pump elements, such as the stacks EP1 and EP2 at the right end of FIG. 1.
  • any pump element such as the PPE stack
  • a wheel capable of turning in a chamber such as the wheel 11 in the chamber 12 of the PPE stack, under the action of a driving driving force. from the single engine.
  • the wheels such as the wheel 11, are included coaxially with the pump shaft.
  • the wheels of the various superimposed elements are rigidly assembled together by a dog clutch as has been described in French patent application No. 76 05 510 filed on February 27, 1976 by the applicant and published under No. 2,342,416.
  • clutches of the superimposed wheels is provided by means of a clutch of claw teeth with a trapezoidal profile eliminating any axial play, as described in the aforementioned patent.
  • circulation conduits are provided for the engine coolant.
  • a longitudinal circulation duct which puts the front cavities 13 'and rear 13 of the pumps in communication with each other.
  • the cavities 13 'and 13 are individually in communication with the chambers 12' and 12 by means of the elements 15 'and 15 usually designated each by the term "return channel", the pumped liquid existing in the cavity 13' is routed along the arrow by the conduit 14 in the cavity 13.
  • the circulation of liquids established by the conduit 14 continuously and constitutes a true engine coolant jacket.
  • FIG. 2 shows the detail arrangement of a bearing in the embodiment of the invention illustrated by Figure 1.
  • the shaft sleeve is designated by 8, the stop support by 9, the bearing by 10, the stop ring by 29, the O-ring by 19.
  • the stop is constituted by a part in the form of a ring 29.
  • On the periphery of large diameter of this ring are hollowed out several notches in the example described there are three notches at 120 ° relating to the thickness of the ring.
  • the circumferential edge of small diameter of the stop ring 29 is chamfered on one of its planar faces, as is particularly visible in the sectional view of Figure 1.
  • the assembly between the support stop 9 and the shaft sleeve 8 is made by dog clutch.
  • the stop support 9 is made integral with the motor shaft by means of a pin fixing 90 visible in FIG. 1.
  • the O-ring 19 is introduced at the bottom of the low-cut part of the stop support 9.
  • the stop support 9 has on its large diameter periphery three flexible extensions, such as the extension 39 in the shape of a claw or tongue.
  • the stopper ring 29 is threaded by anchoring the flexible tabs in the notches provided, so that the chamfered edge comes to bear on the joint 19.
  • the dog clutch 8-9 is assembled.
  • the stop support 9 rotates the sleeve by dog clutch and by means of the three claws, in retaining tabs, the stop ring.
  • any alignment imperfection is erased by the recommended arrangement.
  • the parts: shirt, pad and stopper are made of a material of the ceramic type.
  • the stop support is made of a thermoplastic material of the noryl type, flexible and robust.
  • the recommended solution is economical since the arrangement is self-aligning without requiring machined surfaces with too narrow tolerances. It has the very great advantage of erasing the alignment imperfections or those of surfacing of the parts.
  • the two bearings, front and rear, are both lubricated by the pumped liquid.
  • the abutment face of the bearings has three grooves at 120 °, so as to maintain a constant liquid film, between the friction faces. These grooves are not shown in the figure.
  • Such a pump is designed to be used interchangeably in air: for example, in line, on a pipe, or in the liquid to be pumped in which it is immersed without damage.
  • the liquid to be pumped can for example be pure water or water containing salts or impurities such as to make it electrically conductive.
  • the liquid can be different from water, the adaptation to the liquid to be pumped being within the skill of the art.
  • the example described constitutes an ambivalent pump model of the "amphibious" type operating both in air and in water.
  • It can be used to drain water by submerging it at the bottom of a pond, a river, a well, etc.

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Abstract

La pompe centrifuge (1), du type multicellulaire, comporte des éléments de pompe empilables montés aux deux extrémités de l'arbre (6) de rotation prolongé du moteur unique. Au moins un conduit (14) creusé dans le corps (2) met en relation la cavité avant (13') de la pompe avec la cavité arrière (13); il sert à la circulation du fluide pompé utilisé pour refroidir le moteur à rotor noyé. Les paliers du moteur sont lubrifiés par le même liquide pompé. Ils comportent chacun une butée (29) ayant des propriétés auto-alignantes. Robuste et d'un prix de revient économique, la pompe offre le grand avantage de fonctionner dans l'air et dans l'eau. Applications domestiques ou artisanales.

Description

  • La présente invention concerne les pompes centrifuges, en particulier celles d'entre elles qui, constituées par une pluralité d'éléments de pompe empilables entraînés par un moteur électrique incorporé, appartiennent au type dit multicellulaire. L'invention vise plus particulièrement un perfectionnement de la pompe centrifuge multicellulaire destiné à lui conférer une double possibilité de fonctionnement dans l'air et dans le liquide à pomper.
  • Dans la technique de construction des pompes centrifuges on distingue des pompes destinées à fonctionner dans l'air et d'autres aptes à pomper un liquide dans lequel elles sont immergées.
  • Dans un cas comme dans l'autre le moteur électrique d'entraînement de la pompe est refroidi par l'effet d'une circulation -ordinairement forcée- du fluide emprunté au milieu ambiant : l'air pour les premières, le liquide à pomper pour les secondes.
  • Mais cette disposition simple limite l'application de la pompe à un usage unique. Il s'ensuit que les pompes du commerce sont seulement aptes à fonctionner dans le milieu pour lequel le constructeur les a prévues, et qu'il n'existe pas actuellement sur le marché de pompes centrifuges non "spécifiques" du milieu ambiant.
  • Ainsi, pour répondre aux préoccupations de nombreux usagers, l'invention prévoit, selon sa caractéristique principale, une pompe centrifuge dans laquelle le refroidissement du moteur électrique d'entraînement est lié au fluide à pomper et non pas emprunté au milieu ambiant.
  • Cette disposition procure à la pompe centrifuge selon l'invention un caractère nouveau, celui d'être une pompe centrifuge ambivalente dont l'utilisation s'accomode de deux milieux ambiants.
  • En particulier l'invention vise une pompe centrifuge ambivalente du type "amphibie", c'est-à-dire fonctionnant indifféremment dans l'air ou dans l'eau.
  • Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels :
    • - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale partielle d'une forme de réalisation de la pompe centrifuge ambivalente selon l'invention ;
    • - la figure 2 représente une vue en perspective de l'agencement de détail du palier avant, tel que signalé en D sur la figure 1.
  • Sur la vue en coupe partielle de la figure 1, dans la pompe 1 incluse en un corps monobloc 2, qui rassemble une partie motrice centrale M, encadrée par deux parties pompe P' et P.
  • La partie motrice centrale M comprend un moteur électrique à rotor noyé. Ce rotor est visible en 3, le stator du moteur est illustré en 4, les enroulements du moteur en 5. En vue d'éviter un éventuel court-circuit entre masses métalliques du rotor et du stator par un liquide pompé qui serait conducteur il est prévu d'isoler ceux-ci selon les règles de l'art. L'arbre 6 du moteur entraîne les éléments de pompe, par l'intermédiaire des prolongements 7, 7' le long de l'axe de rotation commun R'R et de part et d'autre de la partie motrice centrale.
  • Dans la forme de réalisation illustrée par la figure 1 chacune des extrémités pompe est constituée par empilage de deux éléments de pompe, tels les empilements EP1 et EP2 de l'extrémité de droite de la figure 1.
  • Dans un élément de pompe quelconque, tel l'empilement EPI, on distingue : une roue apte à tourner dans une chambre telle la roue 11 dans la chambre 12 de l'empilement EPI, sous l'action d'une force motrice d'entraînement provenant du moteur unique.
  • Les roues, telle la roue 11, sont incluses coaxialement à l'arbre de la pompe. Les roues des différents éléments superposés sont assemblées rigidement entre elles par crabot comme cela a été décrit dans la demande de brevet français N° 76 05 510 déposée le 27 février 1976 par la demanderesse et publiée sous le N° 2 342 416. L'assemblage par crabots des roues superposées est procuré au moyen d'un emmanchement de dents de crabot à profil trapézoïdal éliminant tout jeu axial, ainsi qu'il est décrit dans le brevet précité.
  • Selon l'invention, il est ménagé des conduits de circulation pour le fluide de refroidissement du moteur. On distingue dans le corps de pompe en 14 un conduit longitudinal de circulation qui met en communication entre elles les cavités avant 13' et arrière 13 des pompes. Dans la réalisation décrite, les conduits sont au nombre de quatre, un seul étant visible sur la figure 1.
  • Comme les cavités 13' et 13 sont individuellement en communication avec les chambres 12' et 12 par l'intermédiaire des éléments 15' et 15 usuellement désignés chacun par le terme "canal de retour", le liquide pompé existant dans la cavité 13' est acheminé selon la flèche par le conduit 14 dans la cavité 13. La figure étant de révolution, la circulation de liquides établie par le conduit 14 en continu et constitue une véritable chemise liquide de refroidissement du moteur.
  • La figure 2 montre l'agencement de détail d'un palier dans la forme de réalisation de l'invention illustrée par la figure 1. Sur ces deux figures les mêmes références numériques désignent les mêmes objets. La chemise d'arbre est désignée par 8, le support de butée par 9, le coussinet par 10, la bague de butée par 29, le joint torique par 19.
  • Selon l'invention la butée est constituée par une pièce en forme de bague 29. Sur le pourtour de grand diamètre de cette bague sont creusées plusieurs encoches dans l'exemple décrit il s'agit de trois encoches à 120° intéressant l'épaisseur de la bague. D'autre part, le bord circonférentiel de petit diamètre de la bague de butée 29 est chanfreiné sur l'une de ses faces planes, comme cela est particulièrement visible dans la vue en coupe de la figure 1. L'assemblage entre le support de butée 9 et la chemise d'arbre 8 se fait par crabot. Le support de butée 9 est rendu solidaire de l'arbre moteur au moyen d'une fixation par goupille 90 visible sur la figure 1. Le joint torique 19 est introduit au fond de la partie décolletée du support de butée 9. Le support de butée 9 comporte sur son pourtour de grand diamètre trois prolongements souples, tel le prolongement 39 en forme de griffe ou languette. Au montage, après avoir placé le joint torique en fond du décolletage de la pièce support de butée, on enfile la bague de butée 29 en ancrant les languettes souples dans les encoches prévues, de manière à ce que le bord chanfreiné vienne en appui sur le joint 19. On assemble le crabot 8-9.
  • En fonctionnement, le support de butée 9 entraîne en rotation par crabotage la chemise et par l'intermédiaire des trois griffes, en languettes de retenue, la bague de butée.
  • Comme la bague de butée est constamment maintenue en appui sur le joint torique par son chanfrein et que le joint torique est fait d'un matériau élastomère, toute imperfection d'alignement est effacée par l'agencement préconisé.
  • Dans l'exemple décrit, les pièces : chemise, coussinet et butée sont faites d'un matériau du type céramique. Le support de butée est fait d'un matériau thermoplastique du type noryl, souple et robuste.
  • La solution préconisée est économique puisque l'agencement est auto-alignant sans nécessiter des surfaces usinées avec des tolérances trop étroites. Il présente le très grand avantage d'effacer les imperfections d'alignement ou celles de surfaçage des pièces.
  • Comme on le voit sur la figure 1, l'agencement du palier arrière est le même que celui du palier avant du moteur, détaillé en D.
  • D'autre part, les dcux paliers, avant et arrière, sont lubrifies l'un et l'autre par le liquide pompé. La face de butée des coussinets comporte trois rainures à 120°, de manière à maintenir un film liquide constant, entre les faces de frottement. Ces rainures ne sont pas représentées sur la figure.
  • Dans la forme de réalisation décrite, les éléments de pompe empilables sont au nombre de quatre, leur répartition est symétrique de part et d'autre de la partie centrale motrice : deux à l'avant et deux à l'arrière. Une telle disposition est avantageuse pour la répartition des efforts et du poids.
  • Cependant, il est possible de prévoir un nombre impair d'éléments. Par exemple, dans le cas de trois éléments de pompe, on préférera monter un élément d'un côté du moteur et les deux autres à l'autre extrémité plutôt que de les monter tous trois en un même bout d'arbre.
  • Une telle pompe est conçue pour être employée indifféremment dans l'air : par exemple, en ligne, sur une canalisation, ou dans le liquide à pomper dans lequel elle est immergée sans dommage.
  • Le liquide à pomper peut être par exemple de l'eau pure ou de l'eau contenant des sels ou des impuretés de nature à la rendre électriquement conductrice.
  • Le liquide peut être différent de l'eau, l'adaptation au liquide à pomper étant du domaine de l'homme de l'art.
  • L'exemple décrit constitue un modèle de pompe ambivalent du type "amphibie" fonctionnant aussi bien dans l'air que dans l'eau.
  • Elle est utilisable pour drainer l'eau en l'immergeant au fond d'une mare, d'une rivière, d'un puits etc.

Claims (9)

1. Pompe centrifuge du type multicellulaire incluant, dans un corps de pompe monobloc, au moins deux éléments de pompe empilables aptes à fonctionner par entraînement d'un moteur électrique refroidi par la circulation d'un fluide, caractérisée en ce que le fluide de refroidissement du moteur d'entraînement est le fluide pompé, ce qui a pour effet de lui procurer un fonctionnement ambivalent, dans deux milieux ambiants différents.
2. Pompe centrifuge multicellulaire ambivalente selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de pompe empilables sont disposés en extrémité, de part et d'autre dudit moteur d'entraînement, et en ce que le corps de pompe comprend dans la partie motrice au moins un conduit mettant en relation la cavité avant avec la cavité arrière de la pompe pour la circulation du fluide pompé destinée au redroidissement du moteur.
3. Pompe centrifuge du type multicellulaire à fonctionnement ambivalent selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisée en ce que les deux milieux ambiants différents étant l'air et l'eau, la pompe centrifuge est du type "amphibie".
4. Pompe centrifuge selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les paliers du moteur d'entraînement des éléments de pompe sont lubrifiés exclusivement par le liquide pompé.
5. Pompe centrifuge selon les revendications 1, 2 et 4 dans laquelle chacun des paliers du moteur d'entraînement comprend au moins une chemise, un coussinet et une butée, caractérisée en ce que :
- la chemise est entraînée par un crabot ;
- le coussinet coopère avec la butée, portée par un support de butée et en ce que ladite butée est apte à être entraînée en rotation et est pourvue de moyens d'auto-alignement.
6. Pompe centrifuge selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens d'auto-alignement dont est pourvue ladite butée résident dans le fait que, la forme de ladite butée étant celle d'une bague, d'une part son pourtour de grand diamètre est creusé d'au moins trois encoches équidistantes et d'autre part, son bord circonférentiel de petit diamètre est taillé en chanfrein sur l'une de ses faces planes, en sorte que lesdites encoches coopèrent avec un nombre égal de griffes de retenue solidaires du support de butée et que ledit chanfrein coopère avec un joint torique sur lequel il est maintenu en appui alors que ladite bague est entraînée en rotation par lesdites griffes qui la retiennent prisonnière.
7. Pompe centrifuge selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que lesdites griffes de retenue sont constituées par une pièce souple comportant au moins trois languettes à 120° pour coopérer avec les encoches de la bague de butée.
8. Pompe centrifuge selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits éléments empilables sont répartis symétriquement de part et d'autre du moteur d'entraînement commun.
9. Pompe centrifuge selon la revendication 4, caractérisée en ce que le matériau de réalisation de la chemise, du coussinet et de la butée est un matériau du type céramique.
EP79400651A 1978-09-22 1979-09-18 Palier pour pompe centrifuge ambivalente Expired EP0009449B1 (fr)

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