EP1413770A1

EP1413770A1 - Pompe centrifuge

Info

Publication number: EP1413770A1
Application number: EP03356155A
Authority: EP
Inventors: Frank Zimmermann
Original assignee: Morice Equipment
Current assignee: Morice Equipment
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2004-04-28
Also published as: FR2846385A1

Abstract

La pompe comprend une turbine (4) montée tournante à l'intérieur d'une cavité (3) d'un corps de pompe (2), la turbine (4) étant montée sur un arbre (6) entraîné en rotation par un moteur (5). Le corps de pompe (2) est constitué par la superposition de plusieurs plaques accolées et assemblées les unes aux autres, comprenant par exemple une première plaque de fermeture (7) avec ouverture d'aspiration (14), une seconde plaque de fermeture (10) avec ouverture de refoulement (14), et des plaques intermédiaires (8, 9) évidées en leur centre de manière à former la cavité (3). Les différentes plaques (7 à 10), et le cas échéant la turbine (4), sont réalisables par découpage de tôles. L'invention s'applique à la réalisation de pompes destinées, notamment au pompage de liquides chauds ou agressifs, par exemple pour le filtrage et le recyclage de l'huile dans une friteuse industrielle. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne une pompe centrifuge, utilisable en entre autres comme pompe immergée, pour le pompage de liquides chauds et/ou agressifs.
Dans le domaine des pompes de relativement petites dimensions, adaptées pour délivrer des débits de liquides relativement faibles, on connaît notamment les pompes à engrenages, les pompes péristaltiques et les pompes centrifuges. La présente invention s'intéresse, plus particulièrement, aux pompes de type centrifuge, qui comprennent de façon généralement connue une turbine montée tournante à l'intérieur d'une cavité d'un corps de pompe, pourvue d'une arrivée de fluide axiale et d'une sortie de fluide tangentielle, la turbine étant montée sur un arbre entraîné en rotation par un moteur, par exemple un moteur électrique.
La fabrication de telles pompes centrifuges, en particulier de leur corps, nécessite habituellement l'usinage ou le moulage de pièces de forme tridimensionnelle complexe, en métal ou en matière plastique. Pour chaque type de pompe, en particulier pour des pompes de puissances ou de débits différents, un nouveau moule doit généralement être réalisé et utilisé.
Face à cet état de la technique, la présente invention vise à fournir une pompe centrifuge de structure et d'assemblage particulièrement simples et économiques, pouvant être facilement miniaturisée, mais aussi adaptable aisément à des puissances et débits très divers.
A cet effet, l'invention a pour objet une pompe centrifuge, du genre précisé ci-dessus, qui est essentiellement caractérisée par le fait que son corps est constitué par la surperposition de plusieurs plaques accolées et assemblées les unes aux autres, comprenant au moins une plaque de fermeture, et au moins une autre plaque évidée en son centre de manière à former la cavité, ou une partie de la cavité, de la pompe, des ouvertures d'aspiration et de refoulement du liquide pompé étant formées dans la ou les plaques de fermeture et/ou dans la ou les plaques évidées
Selon un mode de réalisation de cette pompe centrifuge, le corps de pompe comprend au moins une plaque de fermeture située d'un côté du corps de pompe, au moins une autre plaque de fermeture située du côté opposé ou précédent, et, entre ces plaques de fermeture opposées, au moins une plaque intermédiaire évidée. On obtient ainsi un corps de pompe complet, délimité sur ses deux côtés par les plaques de fermeture, lesquelles peuvent aussi comporter les ouvertures d'aspiration et de refoulement du liquide pompé.
Selon un autre mode de réalisation de la pompe centrifuge objet de l'invention, applicable à une pompe prenant place dans un logement creusé dans un élément extérieur, le corps de pompe comprend au moins une plaque de fermeture située d'un seul côté, et au moins une plaque évidée, la ou les plaques évidées prenant place vers le fond du logement tandis que la ou les plaques de fermeture se situent à l'opposé de ce fond. Dans cet autre mode de réalisation, le fond du logement remplace au moins une plaque de fermeture du premier mode de réalisation.
En particulier, le corps de pompe peut comporter deux ou plusieurs plaques évidées, qui possèdent des évidements centraux de forme identique, venant en coïncidence, de manière à former une cavité d'épaisseur plus ou moins importante, puisqu'égale à un multiple de l'épaisseur d'une plaque évidée, cavité dans laquelle est logée et tourne la turbine.
Par exemple, on prévoit ici deux plaques évidées, tandis que la turbine, logée dans la cavité formée par ces deux plaques évidées, possède une épaisseur dont l'ordre de grandeur est le même que celui de l'épaisseur de l'une desdites plaques évidées. On obtient ainsi le jeu fonctionnel, nécessaire à la rotation de la turbine dans la cavité du corps de pompe.
Pour des pompes de débit plus élevé, on prévoit avantageusement des plaques évidées multiples, la turbine possédant une épaisseur adaptée à la cavité formée par la superposition de ces plaques évidées multiples.
Les différentes plaques, qu'il s'agisse des plaques de fermeture ou des plaques évidées, sont toutes réalisables sous la forme de tôles métalliques, convenablement découpées. La turbine peut elle aussi être obtenue, de façon simple, par découpage d'au moins une tôle métallique, par exemple en forme de croix. Dans le cas de pompes de débit relativement élevé, la turbine est avantageusement obtenue par la superposition d'au moins deux tôles découpées, par exemple en forme de croix.
Dans le détail, au moins l'une des plaques de fermeture, située d'un côté de la pompe, peut posséder une ouverture centrale d'aspiration et/ou au moins une autre plaque de fermeture, située du côté opposé, peut posséder une ouverture excentrée de refoulement. Au moins une plaque de fermeture peut, aussi, posséder une ouverture centrale, servant directement de palier pour l'arbre qui porte la turbine, ou traversée librement par cet arbre, ou encore supportant un palier de l'arbre de la turbine.
Quant aux plaques évidées, leurs évidements centraux possèdent avantageusement une forme générale circulaire, pourvue localement d'une extension tangentielle venant en correspondance avec l'ouverture excentrée de refoulement de l'une au moins des plaques de fermeture. Selon une variante, les plaques évidées possèdent une forme générale circulaire, pourvue localement d'une extension tangentielle débouchant à la périphérie de ces plaques. Dans cette variante, l'ouverture de refoulement tangentielle est formée par les plaques évidées elles-mêmes, et non plus par une plaque de fermeture.
L'assemblage des différentes plaques entre elles est notamment réalisable au moyen de vis ou de tiges filetées qui traversent toutes ces plaques. Ces vis ou tiges filetées peuvent aussi assurer la fixation du corps de pompe à un support, notamment dans le cas d'une pompe immergée, ou encore dans le cas d'une pompe reçue dans un logement.
On réalise ainsi une pompe centrifuge dont le corps possède une structure "lamellaire", résultant d'au moins deux ou trois plaques accolées, ce qui lui confère des avantages appréciables, en relation avec des applications préférentielles :

le corps de pompe, et le cas échéant sa turbine, sont réalisés par simple découpe de tôles, sans aucune opération d'usinage ou de moulage ;
une telle pompe peut être facilement miniaturisée, sa conception permettant en particulier de la réaliser avec une faible épaisseur ;
l'épaisseur de la pompe, donc sa capacité, restent facilement "modulables", simplement par multiplication des plaques évidées intermédiaires ;
l'assemblage de cette pompe est réalisable de façon simple, en particulier sans interposition de joints d'étanchéité (de toute façon inutiles dans le cas d'une pompe immergée) ;
la réalisation du corps et de la turbine de la pompe à partir de tôles métalliques, notamment en acier inoxydable, rend cette pompe particulièrement adaptée pour le pompage de liquides chauds et/ou agressifs, notamment dans le domaine de l'industrie alimentaire.

De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de cette pompe centrifuge :

Figure 1 est une vue en coupe axiale, selon I-I de figure 2, d'une pompe centrifuge conforme à la présente invention, utilisée comme pompe immergée ;
Figure 2 est une vue en coupe du corps de cette pompe centrifuge, suivant II-II de figure 1, montrant en particulier sa cavité et la turbine ;
Figure 3 est une vue en perspective éclatée du corps de cette pompe, montrant la configuration de ses différentes plaques constitutives ;
Figure 4 est une vue de coupe axiale d'une autre pompe centrifuge conforme à la présente invention, avec corps de pompe reçu dans un logement ;
Figure 5 est une vue en perspective éclatée de la pompe de figure 4, montrant la configuration de ses différentes plaques constitutives.

Les figures 1 à 3 représentent une première pompe centrifuge, en particulier une pompe immergée, conforme à la présente invention.
Comme le montre la figure 1, la pompe centrifuge comprend, de façon générale, un corps de pompe 2 avec cavité 3, une turbine 4 montée tournante à l'intérieur de la cavité 3, et un moteur électrique d'entraînement 5, la turbine 4 étant montée sur l'arbre de sortie 6 du moteur électrique 5.
Le corps de pompe 2 est constitué par la superposition de plusieurs plaques, soit (de bas en haut) une première plaque de fermeture 7, une première plaque intermédiaire 8, une seconde plaque intermédiaire 9 et une seconde plaque de fermeture 10. La configuration de ces différentes plaques est bien visible sur la figure 3, et sera maintenant décrite en détail.
La première plaque de fermeture 7 possède une ouverture centrale 11, qui sert d'ouverture d'aspiration du liquide, lors du fonctionnement de la pompe.
La première plaque intermédiaire 8, de même que la seconde plaque intermédiaire 9, possède un évidement central 12 de forme générale circulaire, pourvu localement d'une extension tangentielle 13 ; les évidements centraux 12 des deux plaques intermédiaires 8 et 9 viennent en coïncidence (voir aussi la figure 1), pour former la cavité 3, d'une épaisseur égale au double de celle d'une plaque 8 ou 9.
La seconde plaque de fermeture 10 possède une ouverture excentrée 14, qui vient en correspondance avec l'extension tangentielle 13 des évidements 12 des deux plaques intermédiaires 8 et 9. Ainsi, l'ouverture excentrée 14 sert d'ouverture de refoulement du liquide, lors du fonctionnement de la pompe. Une ouverture centrale 15, prévue pour être traversée librement par l'arbre 6, est aussi formée dans la seconde plaque de fermeture 10.
Le mot "plaque" désigne ici une pièce de relativement faible épaisseur, dont l'étendue principale se situe dans un plan, et qui est délimitée par deux faces opposées planes, parallèles l'une à l'autre.
Dans l'exemple illustré, les différentes plaques 7, 8, 9 et 10 possèdent une forme extérieure circulaire, et se présentent donc comme des disques, tous de même diamètre extérieur. Toutes ces plaques 7 à 10 possèdent encore, vers leur périphérie, des trous 16 de petit diamètre, par exemple quatre trous 16 régulièrement répartis. Des tiges filetées 17 traversent les trous 16 superposés des différentes plaques 7 à 10, ces tiges filetées 17 portant des écrous 18 et 19 dont le serrage assure l'application des différentes plaques 7 à 10 les unes contre les autres.
Les différentes plaques 7 à 10 sont réalisables par découpage de tôles en acier inoxydable. De même, la turbine 4 est réalisable par découpage d'une tôle, en forme de croix, comme le montrent les figures 2 et 3.
La figure 1 illustre l'application de la pompe centrifuge, précédemment décrite, en tant que pompe immergée dans un liquide 20 à pomper, ce liquide 20 étant contenu dans un bac 21 fermé par un couvercle 22.
Dans cette application particulière, les tiges filetées 17 sont prolongées vers le haut, et elles assurent la fixation "suspendue" du corps de pompe 2, sous le couvercle 22 du bac 21, à une relativement faible hauteur au-dessus du fond de ce bac 21. Le moteur d'entraînement 5 est monté sur le couvercle 22 du bac 21, et son arbre de sortie 6, dépassant vers le bas, est guidé dans un palier 23 fixé sur la seconde plaque de fermeture 10, au-dessus de l'ouverture centrale 15 de cette plaque 10. Enfin, un embout tubulaire 24 est soudé sur le bord de l'ouverture excentrée 14 de la seconde plaque de fermeture 10, et un conduit 25 de refoulement du liquide pompé est raccordé sur cet embout 24.
Le montage de pompe, illustré par la figure 1, est notamment applicable à une pompe utilisée, dans une friteuse industrielle, pour le filtrage en continu et le recyclage de l'huile, une telle pompe étant capable de pomper un liquide chaud, et possédant les qualités requises pour une utilisation dans le domaine alimentaire.
Les figures 4 et 5 représentent une autre pompe centrifuge conforme à l'invention, qui n'est plus une pompe immergée, mais qui possède la particularité de prendre place dans un logement 26, de forme par exemple cylindrique, ménagé dans un élément extérieur 27.
Dans ce cas, le corps de pompe 2, toujours réalisé selon le même principe de la superposition de plaques, comprend au moins une plaque de fermeture présente sur un seul côté, car il est fermé, sur le côté opposé, par le fond 28 du logement 26.
Plus particulièrement, dans l"exemple illustré, le corps de pompe 2 est constitué par deux plaques de fermeture accolées 29 et 30, et par trois plaques intermédiaires évidées 31, 32 et 33.
En reprenant ici la numérotation précédente, les deux plaques de fermeture 29 et 30 possèdent une ouverture centrale 15, recevant un palier 23 de l'arbre 6 du moteur d'entraînement 5. Ces deux plaques de fermeture 29 et 30 possèdent aussi des ouvertures d'aspiration 11, qui intersectent ici l'ouverture centrale 15.
Les plaques intermédiaires 31, 32 et 33 possèdent, chacune, un évidement central 12 de forme générale circulaire, pourvu localement d'une extension tangentielle 13.
Contrairement à la première forme de réalisation, les extensions tangentielles 13 des évidements centraux 12 débouchent ici à la périphérie des plaques 31, 32 et 33 pour constituer directement une ouverture de refoulement. Cette dernière est prolongée par une sortie de liquide 34, creusée dans l'élément extérieur 27.
Quant à la turbine 4, celle-ci est constituée ici par deux tôles 35 et 36 superposées, en forme de croix, calées sur l'arbre 6, une rondelle 37 étant interposée entre le palier 23 et la tôle 35. La turbine 4 est ainsi positionnée axialement au centre de la cavité, formée par la superposition des évidements centraux 12 des plaques 31, 32 et 33.
Comme le montre en particulier la figure 4, l'ensemble des plaques 29 à 35 prend place à l'intérieur du logement 26, les plaques de fermeture 29 et 30 se situant à l'opposé du fond 28 du logement 26, tandis que la dernière plaque 33 prend appui contre le fond 28 de ce logement 26. Toutes les plaques 29 sont pourvues ici encore de trous 16 de petit diamètre, proches de leur périphérie, pour leur assemblage au moyen de vis 17 qui sont aussi introduites et serrées dans des trous taraudés 38 de l'élément 27, débouchant sur le fond 28 de cet élément 27.
Comme la précédente, cette pompe centrifuge est utilisable, entre autres, dans une friteuse industrielle, pour le filtrage en continu et le recyclage de l'huile, celle-ci étant aspirée (après filtrage) par les ouvertures 11, et étant refoulée par l'ensemble des extensions tangentielles 13 des plaques 31, 32 et 33, prolongé par la sortie 34. Bien entendu, le nombre de ces plaques peut être augmenté, selon leur épaisseur et le débit souhaité pour la pompe. Dans le même ordre d'idées, le sens de montage de la pompe sur la friteuse, ou sur tout autre appareil ou machine ou installation, peut être différent de l'orientation montrée sur les figures 4 et 5.
Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cette pompe centrifuge qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention :

en prévoyant un nombre quelconque de plaques terminales et intermédiaires ;
en donnant aux plaques (de fermeture et intermédiaires) une forme extérieure quelconque, par exemple carrée, au lieu d'une forme circulaire ;
en assemblant ces différentes plaques les unes aux autres par tous moyens, par exemple par soudage ou par collage ;
en réalisant lesdites plaques en toutes matières appropriées, y compris les matières synthétiques et le verre ;
en disposant le moteur différemment, par exemple directement contre l'une des plaques de fermeture et non pas à distance du corps de pompe ;
en destinant cette pompe au pompage de tous genres de liquides, dans tous domaines d'application, comme pompe immergée ou non.

Claims

Pompe centrifuge, comprenant une turbine (4) montée tournante à l'intérieur d'une cavité (3) d'un corps de pompe (2), pourvue d'une arrivée de fluide axiale et d'une sortie de fluide tangentielle, la turbine (4) étant montée sur un arbre (6) entraîné en rotation par un moteur (5), caractérisée en ce que le corps de pompe (2) est constitué par la superposition de plusieurs plaques (7 à 10 ; 29 à 33) accolées et assemblées les unes aux autres, comprenant au moins une plaque de fermeture (7, 10 ; 29, 30), et au moins une autre plaque (8, 9 ; 31, 32, 33) évidée en son centre (12, 13) de manière à former la cavité (3), ou une partie de la cavité (3), de la pompe, des ouvertures d'aspiration (11) et de refoulement (13 ; 14) du liquide pompé (20) étant formées dans la ou les plaques de fermeture (7, 10 ; 29, 30) et/ou dans la ou les plaques évidées (8, 9 ; 31, 31, 33).
Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps de pompe (2) comprend au moins une plaque de fermeture (7) située d'un côté de la pompe, au moins une autre plaque de fermeture (10) située du côté opposé au précédent, et, entre ces plaques de fermeture opposées (7, 10), au moins une plaque intermédiaire (8, 9) évidée.
Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que, pour une pompe prenant place à l'intérieur d'un logement (26) creusé dans un élément extérieur (27), le corps de pompe (2) comprend au moins une plaque de fermeture (29, 30) située d'un seul côté, et au moins une plaque évidée (31, 32, 33), la ou les plaques évidées (31, 32, 33) prenant place vers le fond (28) du logement (26) tandis que la ou les plaques de fermeture (29, 30) se situent à l'opposé de ce fond (28).
Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le corps de pompe (2) comporte deux ou plusieurs plaques évidées (8, 9 ; 31, 32, 33), qui possèdent des évidements centraux (12, 13) de forme identique, venant en coïncidence, de manière à former une cavité (3) d'épaisseur égale à un multiple de l'épaisseur d'une plaque intermédiaire (8, 9 ; 31, 32, 33).
Pompe centrifuge selon la revendication 4, caractérisée en ce que sont prévues deux plaques évidées (8, 9), tandis que la turbine (4), logée dans la cavité (3) formée par ces deux plaques évidées (8, 9), possède une épaisseur dont l'ordre de grandeur est le même que celui de l'épaisseur de l'une desdites plaques évidées (8, 9).
Pompe centrifuge selon la revendication 4, caractérisée en ce que sont prévues des plaques évidées multiples (31, 32, 33), la turbine (4) possédant une épaisseur adaptée à la cavité (3) formée par la superposition de ces plaques évidées multiples (31, 32, 33).
Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les plaques de fermeture (7, 10 ; 29, 30), et les plaques évidées (8, 9 ; 31, 32, 33), sont réalisées sous la forme de tôles métalliques découpées.
Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la turbine (4) est obtenue par découpage d'au moins une tôle métallique, par exemple en forme de croix.
Pompe centrifuge selon l'ensemble de revendications 6 et 8, caractérisée en ce que la turbine (4) est obtenue par la superposition d'au moins deux tôles découpées (35, 36), par exemple en forme de croix.
Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'au moins l'une des plaques de fermeture (7 ; 29, 30), située d'un côté de la pompe, possède une ouverture centrale d'aspiration (11), et/ou qu'au moins une autre plaque de fermeture (10), située du côté opposé, possède une ouverture excentrée de refoulement (14).
Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'au moins une plaque de fermeture (10 ; 29,30) possède une ouverture centrale (15), servant directement de palier pour l'arbre (6) qui porte la turbine (4), ou traversée librement par cet arbre (6), ou encore supportant un palier (23) de l'arbre (6) de la turbine (4).
Pompe centrifuge selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'évidement central (12) de la ou chaque plaque intermédiaire (8, 9) possède une forme générale circulaire, pourvue localement d'une extension tangentielle (13) venant en correspondance avec l'ouverture excentrée de refoulement (14) de l'une des plaques de fermeture (10).
Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'évidement central (12) de la ou chaque plaque intermédiaire (31, 32, 33) possède une forme générale circulaire, pourvue d'une extension tangentielle 13 débouchant à la périphérie de ces plaques (31, 32, 33), et formant directement l'ouverture de refoulement.
Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que l'assemblage des différentes plaques (7 à 10 ; 29 à 33) entre elles est réalisé au moyen de vis ou de tiges filetées (17) qui traversent toutes ces plaques (7 à 10 ; 29 à 33).
Pompe centrifuge selon la revendication 14, caractérisée en ce que les vis ou tiges filetées (17) assurent la fixation du corps de pompe (2) à un support (22 ; 27), notamment dans le cas d'une pompe immergée, ou encore dans le cas d'une pompe reçue dans un logement (26).
Utilisation de la pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, comme pompe pour le filtrage et le recyclage de l'huile (20), dans une friteuse industrielle, la pompe étant par exemple une pompe immergée.