EP0341553A1

EP0341553A1 - Pompe centrifuge

Info

Publication number: EP0341553A1
Application number: EP89107914A
Authority: EP
Inventors: Jean Poulain
Original assignee: Alstom SA; GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1989-11-15
Also published as: FR2631084B1; FR2631084A1

Abstract

Pompe centrifuge comprenant un rotor (2) muni de pales (4), et un stator (3) entourant le rotor (2), comprenant une entrée axiale (5) et prolongeant la sortie (6), en forme de couronne circulaire radiale, du rotor par un diffuseur fixe (7) s'étendant radialement au-delà de la sortie du rotor (2), ledit diffuseur fixe (7) se prolongeant par une volute (8), caractérisée en ce que ledit diffuseur fixe (7) comporte, sur une partie de son extension radiale, un rétrécissement axial (9) annulaire en forme de bosse dont l'angle que fait sa face aval avec le plan moyen du diffuseur est compris entre 35 et 90°.

Description

La présente invention concerne une pompe centrifuge. L'écoulement à la sortie d'une roue de pompe centrifuge n'est pas un écoulement uniforme. Les pales (ou ailes) sont suivies d'une zone de sillage, c'est-à-dire une zone où les vitesses sont faibles et souvent proches de zéro. Entre deux ailes existe une zone d'écoulement sain où la vitesse est élevée, sans être tout à fait uniforme.
Cette configuration de vitesse tourne à la vitesse de rotation de la roue et est entraînée à travers le diffuseur vers la volute. Lorsque cet écoulement de périodicité n (n étant le nombre d'ailes de la roue) et tournant à la vitesse de rotation N rencontre le bec de la volute, il génère un bruit dont la fréquence est égale à n.N. Il s'agit donc d'un bruit de fréquence bien définie dont l'amplitude est grande et représente souvent le signal le plus important lu par un capteur de fluctuations de pression mis en contact direct avec l'écoulement.
Le but de l'invention est de diminuer fortement l'amplitude de la raie n.N qui représente une signature spécifique souvent identifiable.
Il a été proposé dans le brevet français 855 124 de diminuer d'une manière générale le bruit d'une pompe centrifuge en réalisant un diffuseur dont la largeur axiale diminue sensiblement à partir de la périphérie intérieure sur une certaine distance dans le sens radial et augmente ensuite progressivement suivant une courbe divergente continue. Cette mesure a un effet insuffisant et en particulier ne permet pas d'atténuer suffisamment la raie n.N citée plus haut.
L'invention a ainsi pour objet une pompe centrifuge comprenant un rotor muni de pales et un stator entourant le rotor, comprenant une entrée axiale et prolongeant la sortie, en forme de couronne circulaire radiale, du rotor par un diffuseur fixe s'étendant radialement au-delà de la sortie du rotor, ledit diffuseur fixe se prolongeant par une volute, caractérisée en ce que ledit diffuseur fixe comporte, sur une partie de son extension radiale, un rétrécissement axial annulaire en forme de bosse dont l'angle que fait sa face aval avec le plan moyen du diffuseur est compris entre 35° et 90°.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'angle que fait la face amont de ladite bosse avec le plan moyen du diffuseur est compris entre 30 et 90°.
Ainsi, le principe de l'invention consiste à réaliser un brassage de l'écoulement en remélangeant les zones à faible vitesse (sillages) avec des zones à vitesses élevées (écoulement sain) de façon à créer un écoulement aussi uniforme que possible, et également un écoulement ayant perdu, autant que possible, sa périodicité, et la concordance de phase entre les différents filets. Le brassage de l'écoulement est assuré grâce à la bosse en créant un décollement volontaire, mais limité qui génère une turbulence locale élevée, c'est-à-dire la pénétration de noyaux turbulents, d'une zone dans l'autre. Les essais ont montré que la perte de rendement qui s'en suit est faible et tout à fait acceptable.
La décoordination des phases entre le filet intérieur et le filet extérieur est assurée par l'usage d'une bosse dissymétrique, c'est-à-dire placée sur une seule face du diffuseur. Le filet situé du côté de la bosse voit donc le chemin à parcourir allongé en même temps que sa vitesse est réduite, il prend donc un retard de phase par rapport au filet qui circule du côté où il n'y a pas de bosse. En d'autres termes, s'il reste des perturbations (non mélangées), elles n'arriveront pas en même temps sur le bec de volute et créeront des fluctuations de pression indépendantes décalées dans le temps et qui ne seront pas additives.
On va maintenant donner la description d'un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé qui comprend une figure unique montrant schématiquement une vue partielle en coupe axiale d'une pompe centrifuge selon l'invention.
La pompe centrifuge représentée, d'axe 1, comprend un rotor 2 et un stator 3. Le rotor 2 est muni de pales 4. Le stator 3 délimite une entrée axiale 5 circulaire, enveloppe le rotor 3 et le prolonge à sa sortie 6 qui forme une couronne circulaire radiale, par un diffuseur fixe 7 sans aubes. Au-delà du diffuseur 7 se trouve une volute 8.
Dans l'exemple particulier représente sur la figure, la dimension axiale d du diffuseur correspond à la dimension axiale s de la sortie 6 de la roue 2.
Conformément à l'invention, le diffuseur fixe 7 comporte, sur une partie de son extension radiale, un rétrécissement axial annulaire. Ce rétrécissement axial présente, dans la section axiale telle que vue sur la figure, la forme d'une bosse 9, et elle est bien entendu annulaire. Ce rétrécissement annulaire est, soit coaxial à l'axe 1 de la pompe, soit excentré. Cette bosse 9 n'est située que sur un seul côté du diffuseur.
L'angle α que fait la face aval de la bosse 9 avec le plan moyen du diffuseur est compris entre 35° et 90°. Cet angle ne doit pas être trop faible car il faut un élargissement brusque pour obtenir le décollement qui se produit en aval de la bosse et qui assure le remélange. L'angle β que fait la face amont de la bosse 9 avec le plan moyen du diffuseur est avantageusement compris entre 30 et 90°.
Dans l'exemple particulier représenté, ce rétrécissement 9 obture la dimension axiale d du diffuseur 7 de 50 %.
Une obstruction des deux tiers du canal produirait un meilleur remélange mais en revanche, la perte de rendement serait plus élevée. Inversement, l'efficacité diminue si la pénétration de la bosse dans le canal diminue. Une pénétration de 50 % comme représentée sur le dessin donne un bon résultat avec une faible perte de rendement. Enfin, il est souhaitable que la bosse soit située assez loin du bec de volute, en effet, le phénomène de remélange se situant en aval de la bosse, il faut laisser le temps à l'écoulement de s'homogénéiser et de se réorganiser. Il ne faut pas non plus disposer la bosse à proximité immédiate de la roue, en effet, étant donné l'importance de l'obstruction, on risquerait de réduire le débit dans la roue sur une partie de sa surface débitante extérieure et de modifier sensiblement les caractéristiques.
Pour un diffuseur long comme celui représenté sur la figure, il est bon de placer la bosse environ au tiers de la distance roue volute en partant de la roue. Dans un diffuseur plus court, on peut être amené à la disposer à mi-distance de l'intervalle roue-volute. En fait la position de la bosse est à adapter cas par cas.
Dans l'exemple représenté sur le dessin, le rotor 2 est suivi d'un diffuseur lisse 7 immédiatement suivi de la volute 8.
On peut également, après le rétrécissement 9 et avant la volute 8, prévoir des ailettes de façon à constituer un diffuseur aileté.

Claims

1/ Pompe centrifuge comprenant un rotor (2) muni de pales (4), et un stator (3) entourant le rotor, comprenant une entrée axiale (5) et prolongeant la sortie (6), en forme de couronne circulaire radiale, du rotor par un diffuseur fixe (7) s'étendant radialement au-delà de la sortie du rotor, ledit diffuseur fixe se prolongeant par une volute (8), caractérisée en ce que ledit diffuseur fixe (7) comporte, sur une partie de son extension radiale, un rétrécissement axial (9) annulaire en forme de bosse dont l'angle que fait sa face aval avec le plan moyen du diffuseur est compris entre 35 et 90°.

2/ Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'angle que fait la face amont de ladite bosse avec le plan moyen du diffuseur est compris entre 30° et 90°.

3/ Pompe centrifuge selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit rétrécissement axial annulaire est excentré.

4/ Pompe centrifuge selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diffuseur (7) est muni d'ailettes au-delà dudit rétrécissement (9), entre ce rétrécissement et la volute (8).