FR2462595A1

FR2462595A1 - Centrifugal pump where rotor shaft also drives gear pump - esp. to achieve optimum conditions when drying oil in transformers

Info

Publication number: FR2462595A1
Application number: FR7919838A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-08-02
Filing date: 1979-08-02
Publication date: 1981-02-13

Abstract

The pump body contains a driven shaft (6) carrying a rotor and one or more balded wheels forming the first pumping stage or stages. Downstream of the stage(s), shaft (6) carries a gear wheel meshing with pinions to form a gear pump. The pump is used esp. to control appts. employed for the sepn., degassing, or dehydration of liqs., partic. transformer oils or other dielectric liqs., where the pump motor is controlled via solenoid valves and is provided with a by-pass. The advantage is that the gear pump provides a constant flow while maintaining a constant suction (NPSH).

Description

La présente invention est du domaine des pompes à canal latéral ou à anneau liquide. Elle vise plus précisément une pompe de ce type présentant en outre une roue centrifuge montée en amont du ou des étages de façon W réduire la hauteur de charge nette absolue nécessaire à l'aspiration, cette caractéristique étant désignée dans ce qui suit par l'abréviation NPSH. The present invention is in the field of side channel or liquid ring pumps. It relates more specifically to a pump of this type further having a centrifugal impeller mounted upstream of the stage or stages so as to reduce the absolute net head height necessary for suction, this characteristic being designated in the following by the abbreviation NPSH.

Il est connu, en effet, dans l'art antérieur d'adjoindre aux pompes à canal latéral en particulier une roue centrifuge précédant le ou les autres étages (pompes combinées) de façon k réduire considérablement leur NASE. Ces pompes deviennent alors capables d'aspirer sous des charges géométriques réduites et sont notamment utilisables pour pomper des liquides proches de l'ébul- lition ou k forte tension de vapeur. It is known, in fact, in the prior art to add to the lateral channel pumps in particular a centrifugal impeller preceding the other stage or stages (combined pumps) so as to considerably reduce their NASE. These pumps then become capable of sucking under reduced geometric loads and are in particular usable for pumping liquids close to boiling or at high vapor pressure.

Toutefois, pour certaines applications, ces pompes présentent l'inconvénient commun, dû b une forte variation de débit avec la hauteur manométrique totale (HMT), c'est-à-dire la hauteur totale de la colonne de liquide quelles ont à vaincre par aspiration et refoulement à laquelle viennent s'ajouter les pertes de charge. However, for certain applications, these pumps have the common drawback, due to a large variation in flow rate with the total head (HMT), that is to say the total height of the column of liquid which they have to overcome by suction and discharge to which are added pressure drops.

Lorsque l'arrivé du liquide devient insuffisante, c'està-dire qu'elle ne correspond plus à la HMT, les pompes aspirent les gaz et vapeurs des réservoirs auxquels leur aspiration a été reliée, ce qui peut avoir de gros inconvénients. When the arrival of the liquid becomes insufficient, that is to say that it no longer corresponds to the HMT, the pumps suck up the gases and vapors from the tanks to which their suction has been connected, which can have great drawbacks.

La présente invention a pour but de fournir une pompe à canal latéral (ou s anneau liquide), caractérisée par le fait qu'elle comporte monté en aval du ou des étages de la pompe un étage k engrenages. The present invention aims to provide a lateral channel pump (or liquid ring), characterized in that it comprises mounted downstream of the stage or stages of the pump a stage k gears.

L'invention est en fait basée sur la propriétd intrinsèque des pompes b engrenages, qui est de fournir un débit pratiquement constant. L'as-sociation dans une pompe combinée d'un étage à engrenages bloque donc le débit de l'ensemble à une valeur pour laquelle ledit étage a été calculé et maintient en mame temps un
NPSH constant.The invention is in fact based on the intrinsic property of gear pumps, which is to provide a practically constant flow. The association in a combined pump of a gear stage therefore blocks the flow of the assembly at a value for which said stage has been calculated and maintains at the same time a
Constant NPSH.

Si donc la hauteur manométrique totale requise est supérieure B celle de la pompe sans les engrenages, l'étage d'engrenages va apporter la hauteur complémentaire (dans la mesure naturellement où la perfection de sa fabrication le permet)0 La pompe objet de la présente invention va ainsi pouvoir supporter une HMT théoriquement illimitée. Le procédé apparat donc plus avantageux que l'adjonction diétages à canal latéral. If therefore the total head required is greater than that of the pump without the gears, the gear stage will provide the additional height (as far as the perfection of its manufacture allows) 0 The pump object of this invention will thus be able to support a theoretically unlimited HMT. The process therefore appears to be more advantageous than the addition of side channel diets.

Si par contre la hauteur totale manométrique à obtenir est inférieure à celle de la pompe sans engrenages, l'étage d'engrenages va travailler comme un moteur hydraulique et restituer de l'énergie mais le débit sera toujours constant et le NPSH également. If, on the other hand, the total head height to be obtained is lower than that of the gearless pump, the gear stage will work as a hydraulic motor and return energy, but the flow will always be constant and the NPSH also.

D'autres caractéristiques de l'invention apparattront k la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation non limitative de pompe, en référence au dessin annexé dans lequel s
- la figure t est un montage graphique de deux types de courbes donnant en fonction des débits Q portés en abscisse la hauteur totale d'une part et le NPSH d'autre part t la courbe NASE1 représente le NPSH à l'aspiration et la courbe NPSH2, le NPSE sous charge de liquide t
- la figure 2 est une coupe longitudinale axiale d'une pompe k anneau liquide combinée de type classique ;;
- la figure 3 est une coupe longitudinale axiale de la pompe améliorée selon l'invention 5
- la figure 4 est un montage de quatre demi-coupes selon les lignes A-Ao, B-Bo, Ao-At et Bo-B1 de la figure 3 ; et
- la figure 5 est un schéma illustrant une application particulière de la-pompe selon la présente invention;
Les pompes à canal latéral combinées dont les caractdristiques apparaissent clairement sur les graphiques de la figure 1 sont du type représenté à la figure 2.Sur cette figure, la pompe à canal latéral combinée comporte, montées sur un arbre 6, une roue centrifuge 3 et deux roues à ailettes 20, 2t, les compartiments internes de la pompe étant agencées pour définir un flasque d'as- piration 1, un flasque de refoulement 2, un premier corps intermédiaire (aspiration) 10, un second corps intermédiaire (refoulement) 5, un troisième corps intermédiaire (aspiration) 4 et un quatrième corps intermédiaire (refoulement) 13.Other characteristics of the invention will appear on reading the following description of a non-limiting embodiment of the pump, with reference to the appended drawing in which s
- Figure t is a graphical montage of two types of curves giving, as a function of the flow rates Q plotted on the abscissa, the total height on the one hand and the NPSH on the other hand t the curve NASE1 represents the NPSH at suction and the curve NPSH2, the NPSE under liquid load t
- Figure 2 is an axial longitudinal section of a combined liquid ring k pump of conventional type;
- Figure 3 is an axial longitudinal section of the improved pump according to the invention 5
- Figure 4 is an assembly of four half-sections along the lines A-Ao, B-Bo, Ao-At and Bo-B1 of Figure 3; and
- Figure 5 is a diagram illustrating a particular application of the pump according to the present invention;
The combined side-channel pumps, the characteristics of which appear clearly on the graphs in FIG. 1, are of the type shown in FIG. 2. In this figure, the combined side-channel pump comprises, mounted on a shaft 6, a centrifugal wheel 3 and two paddle wheels 20, 2t, the internal compartments of the pump being arranged to define a suction flange 1, a discharge flange 2, a first intermediate body (suction) 10, a second intermediate body (discharge) 5 , a third intermediate body (suction) 4 and a fourth intermediate body (discharge) 13.

Dans la forme de réalisation de pompe selon l'invention des figures 3 et 4, le dernier étage à canal latéral a été remplacd par un étage à engrenages comportant un engrenage 16 monté sur l'arbre 6 et engrénant avec deux pignons 17, 18. Il est évident que le nombre de pignons à monter n'est pas critique mais dépend uniquement de la forme de réalisation envisagée. Un montage k deux pignons permet une construction bien équilibrée et de bons débits. In the embodiment of the pump according to the invention of FIGS. 3 and 4, the last stage with lateral channel has been replaced by a stage with gears comprising a gear 16 mounted on the shaft 6 and meshing with two pinions 17, 18. It is obvious that the number of pinions to be assembled is not critical but depends solely on the embodiment envisaged. A two pinion assembly allows a well balanced construction and good flow rates.

Il est clair que l'invention n'est nullement limitée k la forme de réalisation décrite ci-dessus, en référence au dessin annexé, mais qu'elle englobe toutes les modifications et variantes k la portée de l'homme de l'art, issues du mdme principe de base. It is clear that the invention is in no way limited to the embodiment described above, with reference to the appended drawing, but that it encompasses all modifications and variants within the scope of those skilled in the art, from the same basic principle.

C'est ainsi qu' on peut incorporer dans le corps de pompe 15 (fig. This is how it can be incorporated into the pump body 15 (fig.

3) un dispositif limiteur de pression comportant, par exemple, un mécanisme antagoniste avec bille ou pointeau associé k un ressort de rappel, afin de limiter la pression k une valeur donnée.3) a pressure limiting device comprising, for example, an antagonistic mechanism with ball or needle associated with a return spring, in order to limit the pressure to a given value.

Une application particulière de la pompe selon l'invention se rapporte à la régulation des appareils de séparation, dégazage et déshydratation destinés k traiter des liquides et en particulier des huiles de transformateur ainsi que sur d'autres diélectriques liquides. A particular application of the pump according to the invention relates to the regulation of separation, degassing and dehydration apparatus intended for treating liquids and in particular transformer oils as well as on other liquid dielectrics.

L'expérience a montré que le séchage des noyaux bobinés des transformateurs immergés dans un diélectrique liquide ne peut 8trie réalisé en séchant le diélectrique en circuit fermé dans un temps relativement court (8 à 12 heures par exemple pour un transformateur moyen) comme cela se pratique actuellemente Il faut bien souvent plusieurs semaines pour que l'humidité des isolants passe dans le diélectrique ; celui-ci doit si possible titre déshydraté en permanence. Experience has shown that the drying of the wound cores of transformers immersed in a liquid dielectric cannot be achieved by drying the dielectric in a closed circuit in a relatively short time (8 to 12 hours for example for an average transformer) as is done. Currently it often takes several weeks for moisture from the insulators to pass into the dielectric; this should, if possible, be permanently dehydrated.

il s'agit donc de construire des appareils d'une puissance pouvant souvent être réduite mais en tout cas suffisamment fiables pour qu'ils puissent filtrer et sécher l'huile d'un transformateur en marche, c'est-k-dire sous tension, sans surveillance0
Un déshydrateur a gdnéralement la forme d'un réservoir vertical dans lequel on fait ruisseler, k la température la plus propice, le diélectrique de haut en bas soit sur des surfaces inclinées soit sur des anneaux de Raschig de façon à étaler le liquide au maximum,
L'évaporation de l'eau et le dégazage sont obtenus en faisant le vide sur la cuve.it is therefore a question of building apparatuses of a power which can often be reduced but in any case sufficiently reliable so that they can filter and dry the oil of a running transformer, that is to say under voltage , unattended0
A dehydrator is generally in the form of a vertical tank in which the dielectric is run from top to bottom at the most suitable temperature either on inclined surfaces or on Raschig rings so as to spread the liquid as much as possible,
Evaporation of water and degassing are obtained by creating a vacuum on the tank.

Le diélectrique liquide est récupéré en bas du déshydrateur où il se trouve sous vide et à une température qui le placent près de son point d'ébullition. La régulation de l'extraction est rendue difficile avec une pompe combinée du fait des variations importantes de Q par rapport à la IITM (voir fig. 1).En effet t
a) on ne dispose pas d'une surface suffisante-de liquide, en particulier dans les petits appareils cylindriques p
b) la hauteur manométrique totale à prévoir pour la pompe de reprise est extr & ement variable car t
- on aspire sous un vide dépendant de l'humidité et de l'air dissous dans l'huile t
- la disposition des transformateurs à traiter n'est jamais la mtme ;
- la tension de vapeur du diélectrique change selon la température de traitement0
La pompe choisie est donc forcément trop puissante.The liquid dielectric is collected at the bottom of the dehydrator where it is in a vacuum and at a temperature which places it near its boiling point. The regulation of the extraction is made difficult with a combined pump due to the large variations in Q compared to the IITM (see fig. 1).
a) there is not a sufficient surface-of liquid, in particular in small cylindrical devices p
b) the total head to be provided for the recovery pump is extremely variable because t
- we vacuum under a vacuum depending on the humidity and the air dissolved in the oil t
- the disposition of the transformers to be treated is never the same;
- the vapor pressure of the dielectric changes according to the treatment temperature
The pump chosen is therefore necessarily too powerful.

On indiquera ci-après deux modes de régulation qui permettent la fabrication et l'emploi d'appareils de traitement sous vide sans aucun réglage0 Tous deux supposent l'emploi d'une pompe d'ali- mentation volumétrique et d'une pompe d'extraction suivant l'inven tison. Two modes of regulation will be indicated below which allow the manufacture and use of vacuum treatment apparatus without any adjustment. Both presuppose the use of a volumetric feed pump and a extraction according to the invention.

I - REGULATION PAR FLOTTEUR
On peut agir sur l'arrivée, de débit prépondérant, par retour d'une partie du liquide à la source, mais l'effet du flotteur est décalé dans le temps par la durée d'écoulement sur les surfaces d'étalement. Il vaut mieux prévoir le débit de la pompe d'extraction décrite suffisant pour tous les cas, c'est-à-dire prépondérant. On agence le retour d'une partie du liquide dans le déshydrateur, retour régulé par un flotteur.I - REGULATION BY FLOAT
We can act on the arrival, predominant flow, by returning part of the liquid to the source, but the effect of the float is offset in time by the duration of flow on the spreading surfaces. It is better to provide the flow rate of the described extraction pump sufficient for all cases, that is to say predominant. The return of part of the liquid is arranged in the dehydrator, return regulated by a float.

II - RéGULATION ELECTRIQUE
On peut prévoir un débit de la pompe d'alimentation prépondérant et lsarrêter lorsque le niveau monte dans le déshydrateur à une certaine hauteurs pendant le temps nécessaire à une descente suffisante. En variante, on peut renvoyer une partie du liquide à la source au moyen d'une dérivation conditionnée par une électrovanne.II - ELECTRIC REGULATION
A predominant supply pump flow can be provided and stopped when the level rises in the dehydrator to a certain height for the time necessary for a sufficient descent. Alternatively, part of the liquid can be returned to the source by means of a bypass conditioned by a solenoid valve.

Il vaut mieux rendre la pompe d'extraction prépondérante et l'arrêter lorsque le niveau descend, pour la mdme raison qu'ex- posée au point I ci-dessus, En variante, on peut sans arrter la pompe renvoyer une partie du liquide dans le déshydrateur au moyen d'une dérivation conditionnée par électrovanne0
La régulation électrique a l'avantage de permettre l'utilisation simultanée de plusieurs des quatre systèmes de sécurité qui viennent d'8tre évoqués. On emploie pour cela des petits flotteurs k contact.It is better to make the extraction pump preponderant and stop it when the level goes down, for the same reason as explained in point I above. As a variant, it is possible without stopping the pump to return part of the liquid to the dehydrator by means of a by-pass conditioned by solenoid valve0
The electrical regulation has the advantage of allowing the simultaneous use of several of the four security systems which have just been mentioned. Small contact k floats are used for this.

A titre d'exemple, on a étudié un schéma électrique représentant la commande des deux pompes (l'alimentation et l'extraction) tel que les deux pompes fonctionnent en meme temps. Outre les deux pompes, il est prévu un by-pass sur la pompe d'extraction commandée par une électrovanne ouverte sous tension (fig. 5). By way of example, an electrical diagram has been studied representing the control of the two pumps (supply and extraction) such that the two pumps operate at the same time. In addition to the two pumps, there is a bypass on the extraction pump controlled by a solenoid valve open under voltage (fig. 5).

Sur ce schéma sont notamment prévus : une bobine E commandant le contacteur du moteur de la pompe d'extraction et son contact d'auto-alimentation Et ; une bobine D commandant le contacteur du moteur de la pompe d'alimentation ; une bobine E1 commandant le contacteur de l'électrovanne et son contact d'autoalimentation E'1. On this diagram are in particular provided: a coil E controlling the contactor of the motor of the extraction pump and its self-supply contact Et; a coil D controlling the contactor of the motor of the feed pump; a coil E1 controlling the contactor of the solenoid valve and its self-supply contact E'1.

En partant du niveau représenté N, et après avoir actionné l'interrupteur I, la pompe d'alimentation D se met en route, le niveau monte ; lorsqu'il atteint le flotteur M, la pompe d'extraction E se met en route B son tour. Starting from the level shown N, and after actuating the switch I, the feed pump D starts up, the level rises; when it reaches the float M, the extraction pump E starts up B in turn.

Comme son débit est légèrement prépondérant, le niveau baisse lentement ; lorsqu'il est descendu jusqu'au flotteur M l'electrovanne s'ouvre et le niveau remonte lentement jusqu'en Ài. As its flow is slightly preponderant, the level drops slowly; when it has gone down to float M, the solenoid valve opens and the level rises slowly until Ài.

L'électrovanne se ferme, le niveau descend jusquten M1, l'électrovanne s'ouvre de nouveau et ainsi de suites
Si par suite d'une irrégularité dans les débits, la pompe d'alimentation devient prépondérante, le niveau atteint Sa et la pompe d'alimentation s'arrdte, mais le niveau monte encore quelque peu bien que la pompe E tourne toujours ; en effet, les surfaces d'étalement continuent k déverser le liquide dont elles sont recouvertes. Lorsque ce déversement résiduel devient égal puis in férieur au débit de E le niveau baisse ; le contact Sa remet la pompe d'alimentation en route. Mais le niveau continue à baisser pendant que les surfaces se recouvrent de liquide. Il remonte dès que le liquide tombe de nouveau avec un débit supérieur à celui de
E, lentement s'il n'est pas descendu jusqu'en Ni, rapidement jusquten Ài dans le cas contraire (huile froide et donc visqueuse en début de traitement, par exemple). On voit que même dans le cas d'une alimentation prépondérante la régulation est assurée. De même, le circuit d'extraction M-8 assure la régulation en cas de défaillance de l'électrovanne0 The solenoid valve closes, the level drops to M1, the solenoid valve opens again and so on
If as a result of an irregularity in the flow rates, the supply pump becomes preponderant, the level reaches Sa and the supply pump stops, but the level still rises somewhat although the pump E is still running; in fact, the spreading surfaces continue to pour the liquid with which they are covered. When this residual discharge becomes equal then lower than the flow of E the level drops; the Sa contact restarts the supply pump. But the level continues to drop as the surfaces become covered with liquid. It rises again as soon as the liquid falls again with a flow higher than that of
E, slowly if it has not gone down to Ni, quickly until Ài otherwise (cold oil and therefore viscous at the start of treatment, for example). It can be seen that even in the case of a preponderant supply, regulation is ensured. Likewise, the M-8 extraction circuit regulates in the event of a solenoid valve failure.

Claims

1. Side channel pump or combined liquid ring, characterized in that it comprises mounted downstream of the stage or stages of the pump, a stage with gears.

4. Application according to claim 3, characterized in that an electrical regulation device is provided by float contacts, regulating both a constant flow supply pump by means of a first coil controlling the contactor of its drive motor and an extraction pump according to claim 1 via a second coil controlling the contactor with self-supply contact of its motor, a bypass controlled by solenoid valve also being provided on the pump ectraetion, a third coil controlling the contactor of the solenoid valve also provided with a self-supply contact

3o Application of the pump according to claim 1 or 2 for the regulation of separation, degassing and dehydration devices intended for treating liquids and, in particular, transformer oils as well as other liquid dielectrics.

2. Pump according to claim 1, characterized in that a pressure relief device is incorporated into the pump body