FR2500085A1

FR2500085A1 - Pompe a moteur a gaine

Info

Publication number: FR2500085A1
Application number: FR8202295A
Authority: FR
Inventors: Niels Due Jensen; Kurt Frank Nielsen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1981-02-14
Filing date: 1982-02-12
Publication date: 1982-08-20
Also published as: GB2095045A; DK43282A; JPS57159994A; DE3105389A1; IT8219642A0; GB2095045B; DK155543C; DE3105389C2; IT1149638B; DK155543B; FR2500085B1; US4465437A

Abstract

POMPE A MOTEUR A GAINE. L'ARBRE 2 DU MOTEUR EST SUPPORTE PAR DEUX PALIERS LISSES 4, 2; 5, 2 LUBRIFIES PAR L'EAU TRANSPORTEE ET DANS LAQUELLE L'EAU SORTANT DE LA CHAMBRE DE LA POMPE 7 PAR L'INTERVALLE 4A AU NIVEAU DU PALIER AVANT 4, 2 POUR PENETRER DANS LA CHAMBRE ROTORIQUE 6 FORME UN ANNEAU LIQUIDE TANDIS QUE L'AIR EST DEPLACE EN DIRECTION DU CENTRE DE ROTATION, L'ANNEAU LIQUIDE ETANT SOUTIRE DANS LA REGION DU PALIER ARRIERE ET TRANSPORTE, PAR UN CANAL 15, 16, 17, VERS L'INTERVALLE 5A AU NIVEAU DU PALIER ARRIERE EN FACE DUQUEL SE TROUVE UNE OUVERTURE DE PURGE 14A; LA CHAMBRE ROTORIQUE 6 ET L'OUVERTURE DE PURGE 14A NE COMMUNIQUENT QUE PAR L'INTERMEDIAIRE DE L'INTERVALLE 5A AU NIVEAU DU PALIER ARRIERE 5, 2. APPLICATION A LA REALISATION DE POMPES A MOTEUR A GAINE A PURGE D'AIR RAPIDE SANS PERTE IMPORTANTE DE LIQUIDE.

Description

Pompe à moteur à gaine.

L'invention concerne une pompe à moteur à gaine dont l'arbre est supporté dans deux paliers lisses lubrifiés par l'eau (ou autre liquide) transportée et se trouvant de chaque côté de l'empilage de tôles rotoriques, et dans la- quelle le liquide qui sort de la chambre de la pompe, par l'intervalle au niveau du palier lisse avant, côté roue mobile, pour pénétrer dans la chambre rotorique lorsque le rotor tourne est entraînée en circulation de manière qu'il se forme un anneau liquide en circulation dans la chambre

rotorique et que l'air qui se trouve dans la chambre rotori-

que et qui doit être évacué vers l'extérieur soit déplacé en direction du centre de rotation, l'anneau liquide étant soutiré dans la région du palier lisse arrière et l'eau soutirée étant transportée par l'intermédiaire d'un canal, vers l'intervalle au niveau du palier lisse arrière en face duquel se trouve une ouverture de purge fermée par un bouchon de purge et permettant, après enlèvement du bouchon,

une purge rapide de la chambre rotorique.

Dans de telles pompes la lubrification nécessaire du palier lisse avant ne pose en général aucun problème

étant donné que lorsque la chambre rotorique n'est pas com-

plètement purgée il y a toujours de l'eau qui sort de la chambre de la pompe pour lubrifier l'intervalle au niveau du palier lisse. Cependant pour lubrifier le palier lisse arrière il faut des précautions particulières étant donné qu'au niveau de l'intervalle il n'y a pas ou peu d'eau, du

moins pendant le processus de purge.

On utilise par conséquent la pression statique et éventuellement également la pression dynamique de l'anneau

d'eau tournant dans la chambre rotorique, du fait que celui-

ci est soutiré par l'intermédiaire d'un dispositif station-

naire et que l'eau ainsi dérivée s'écoule par un canal vers l'extérieur, donc à partir de l'extrémité de l'intervalle au niveau du palier qui est opposée au rotor d'o l'eau

s'écoule, par l'intervalle au niveau du palier, dans l'espa-

ce d'air se trouvant au centre de rotation ou respectivement sur la périphérie de l'arbre, et là l'air indésirable est poussé peu à peu, par exemple à travers un canal de purge

dans l'arbre, vers la chambre de la rompe tant que la pres-

sion de l'eau arrivant de l'intervalle au niveau du palier

dans la c1hambre rotorique est zu fisanmen't importante.

Cependant, en raison des données de construction un tel rapport eaupression n'est pas toujours assure, du

moins pas jusqu'à la purge complète de la chambre rotorique.

Dans ces solutions connues, par exemple d'après le brevet allemand No. 1. 100.787 et le brevet britannique numéro

2.029.649, le palier lisse arrière est normalement suffisam-

ment bien alimenté en eau, mais il n'est pas possible, une

fois qu'on a enlevé le bouchon de purge et que par consé-

quent l'ouverture de purge est ouverte, d'évacuer l'air dans l'environnement au cours d'une purge rapide, sans perdre

une grande quantité d'eau provenant de la chambre rotorique.

L'invention a pour but d'éliminer cet inconvénient et d'assurer, non seulement une alimentation sure en eau de lubrification du palier lisse arrière, mais que le processus

de purge rapide ne s'accompagne pas d'une perte non néces-

saire ou excessive de l'eau arrivée dans la chambre rotori-

que par la pression du système.

Dans une pompe à moteur à gaine ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que la chambre rotorique et l'ouverture de purge ne communiquent que par

l'intermédiaire de l'intervalle au niveau du palier arrière.

De façon avantageuse, le canal conduisant l'eau soutirée débouche au niveau de l'extrémité intérieure de l'intervalle au niveau du palier dirigée vers la chambre

rotorique, tandis que l'extrémité extérieure de cet inter-

valle et l'ouverture de purge sont protégées d'une arrivée directe d'eau provenant du canal ou respectivement de la chambre rotorique au moyen d'un élément d'étanchéité. Une

embouchure se trouvant directement dans l'intervalle au ni-

veau du palier doit être disposée de manière que sa distan-

ce par rapport à l'extrémité intérieure de l'intervalle

sois plus importante que sa distance par rapport à l'extré-

mité extérieure.

Le manchon du palier lisse arrière peut comporter une ouverture de communication s'étendant de la périphérie

extérieure jusqu'à la surface de glissement et dont l'ex-

trémité qui se trouve sur le plus petit rayon forme l'embou-

chure du canal mentionné, le rapport de la distance axiale t entre cette embouchure et l'extrémité extérieure de l'in-

tervalle au niveau du palier à la longueur axiale L du man-

chon de palier devant être tel que 0,1 < t/L < 0,5. En ou-

tre, le manchon de palier peut comporter une rainure

s'étendant sur sa périphérie et dont le fond part de l'ou-

verture de communication conduisant à l'embouchure.

Il faut préciser que l'extrémité dite "intérieure" de l'intervalle du palier lisse arrière est dirigée vers "l'intérieur" en direction de la chambre rotorique, tandis que l'extrémité dite "extérieure" de cet intervalle est

dirigée vers "l'extérieur", donc se trouve en face de l'ou-

verture de purge fermée par le bouchon lors du fonctionne-

ment de la pompe.

Etant donné que le canal ainsi que la chambre roto-

rique n'ont aucune communication directe en direction de l'extrémité extérieure de l'intervalle au niveau du palier et de l'ouverture de purge, et que l'ouverture de purge est protégée d'une arrivée directe d'eau en provenance de la chambre rotorique, lorsque l'ouverture de.purge est ouverte, la seule possibilité est que l'eau en provenance de la

chambre rotorique ou du canal soit évacuée dans l'environne-

ment par l'ouverture de purge uniquement de façon indirecte par l'intermédiaire de l'intervalle au niveau du palier en

lubrifiant simultanément le palier lisse arrière.

Etant donné que lors de ce processus la pression de l'air atmosphérique est inférieure à la pression de l'air qui se trouve encore dans la chambre rotorique, lors de la purge rapide cet air arrive dans le milieu environnant, par l'intervalle au niveau du palier, en ne contenant qu'une faible proportion d'eau, tandis que la chambre rotorique libérée de l'air est simultanément remplio d'une quantité d'eau plus importante, par l'intermédiaire de l'intervalle au niveau du palier lisse avant et d'un perçage d'arbre

communiquant avec la chambre de la pompe.

Lorsque l'ouverture de purge est fermée, l'air peut sortir de la cha.nb} re rotorique, par le perçage d 'arbre, directement dans la char.bra de la p* w.. e Une solution à cet

effet etet représertte et. d t_ ra_ z... l.. dans la de-man-

de de breve- allemand mjsi-! ispectir. -:iue s.o..u le No. 25l.5r.. 6z'" a.r.se.nte inventitOn see neux ccrise à 1a lecture de ia lizaript'on T;ii. cuç-i va suivre et à l'ex.amen ta. deÄsins annex.s ui r-e-r-enent, à titre

d' veempl non limitatif, un ir:d j-e e 4sat2 de 1 -inven-

tion, La figure 1 est une ''7 iai c onqci-udinale d'une pompe à moteur gaina; 3 La f igure 2 - e -. par2ielen nent n coupe dtun anchon e.z.: ier, en ias- avec ui-nie vul en

colure e à é i. agrandie -,iu réo'r du ana:chon de nalier.

L3t*......... r2 ue3, ' ile i est- support-

de chaque cOté de -_.v = - -t 51es itoriqus 3 par un palier lisse, Le -lsa1n-:o de. al-r - puptentati u, 3U er lisse avant, côt-é ï.w-, i ari-r e u e!-e inchen de paster 5 appartient au zalier lisse anr !:e e ins ie c- as pzésent, les manchons de palier 4., 5 ains:,- 1' rbretr 2-, au narns dans la région des paliers, sont oCsAtUe par un maténriau céramique de sorte qu'en o tc n-e' e..... leéramique tourne sur de la céramiques La c. anmre rotorique 6 est limitée par la paroi de séparation S an direction de la chambre de la pompe 7 et

par la gaine -5 du moteur en direction de la chambre stato-

rique 9. La chair^e 9 contient les enroulements 1il du moteur

et l'empilage de tôles statoriques 12.

En face du palier lisse arriere, sur le même axe, se trouve un bouchon de purge 13 dont un élement fileté s'engage dans un trou central du fond 1oa de la gaine de moteur revenant radialement vers 1 intérieur et, dans le cas present, estiss louerture f te 14a d'un élément d' étanchit- 1-4 formant i 'ouverture de purge. Comme

représenté, cet l!ément d'tanchit ne forme sensible-

ment annulaire et est serré entre le fond 10a de la gaine

du moteur et la face frontale du manchon de palier 5.

Lorsque la chambre rotorique 6 n'est pas totalement purgée de l'air, l'eau en provenance de la chambre de la pompe 7 passe par l'intervalle 4a au niveau du palier lisse avant pour arriver dans la chambre rotorique et est entral- née, par le rotor qui tourne, dans un mouvement de rotation de sorte que dans le champ centrifuge ainsi créé se forme un anneau liquide s'appuyant à l'intérieur sur la gaine de

moteur 10, tandis que l'air est déplacé en direction du cen-

tre de rotation et forme là une masse d'air devant être éliminée. Le liquide tournant dans la région du manchon de

palier 5 est soutiré au moyen d'un dispositif stationnaire.

ans l'exemple de réalisation représenté il est reçu à par-

tir des extrémités extérieures de canaux individuels qui, suivant la figure 1, dans une première section s'étendent tout d'abord radialement de l'extérieur vers l'intérieur

jusqu'à l'élément d'étanchéité 14, puis dans une autre sec-

tion 16 s'étendent axialement sur la périphérie du manchon de palier 5 puis finalement, dans une dernière section 17, s'étendent radialement vers l'intérieur en direction de l'extrémité intérieure 18 de l'intervalle 5a au niveau du palier.

Ce canal constitué en principe par plusieurs par-

ties et sections est donc formé sur son trajet jusqu'à l'embouchure se trouvant au niveau de l'extrémité intérieure 18 de l'intervalle au niveau du palier par les parois en regard du fond iQa de la gaine du moteur, du support 19 du

manchon de palier, de l'élément d'étanchéité 14 et du man-

chon de palier 5. Par ailleurs, l'élément d'étanchéité 14

bloque l'extrémité extérieure 20 de l'intervalle 5a au ni-

veau du palier 5 vis-à-vis d'une arrivée directe d'eau et éventuellement d'air en provenance de la chambre rotorique

6 ou respectivement du canal décrit 15, 16 et 17.

Lorsque pour une purge rapide de la chambre rotori-

que 6, on enlève le bouchon à vis 13, de l'air en provenan-

ce du centre de rotation ainsi que de l'eau en provenance du canal mentionné sortent à l'extérieur par l'intervalle a au niveau du palier et l'ouverture de purge 14a qui est

ouverte. Cependant la quantité d'eau sortant par l'interval-

le 5a au niveau du palier en -nô tens que l'air est plus faible que la quantité d'eau proSenant de la charbre de la pompe 7 en passant par l'intervalle 4a au niveau du palier et le perçage 21 indiqué en pointillés et pénétrant dans la chambre rotorique 6 en raison de la chute de pression, de sorte qu'au bout de peu de temps la chambre rotorique ne

contient plus d'air et que l'ouverture de purge peut de nou-

10.veau être refermée par le bouchon 13.

Même lorsqu'on n'a pas enlevé le bouchon de purge 13 pour la purge rapide, on est assuré malgré tout que l'air est purgé de la chanmbre rotorique et d'une lubrification suffisante de l'intervalle 5a au niveau du palier arrière, étant donné que par le canal 15, 16 et 17 de l'eau est transporte vers l'extremité i4nt.rieure 18 de l'intervalle au niveau du palier et qu'une partie arrive, par un effet de capillarité, dans l'intervalle au niveau du palier et le traverse, tandis qu'une partie plus importante revient dans la chambre rotorique et ce par la fente annulaire entre la périphérie de l'arbre et l'extrémité intérieure du

support 19 du manchon de palier.

Les autres processus et conditions lors d'une purge

automatique sont connus et il n'est par conséquent pas né-

cessaire de les décrire. On se réfèrera à ce sujet encore

une fois à la pompe décrite dans la demande de brevet alle-

mand mise à l'inspection publique sous le No. 2.516.575.

Au lieu du manchon de palier 5 représenté sur la figure 1 on peut également utiliser un manchon de palier 22

suivant la figure 2. Ce manchon de palier comporte une ou-

verture de communication 23 s'étendant de sa périphérie

extérieure jusqu'à la surface de glissement intérieure.

Dans ce cas, le canal conduisant l'eau provenant de la cham-

bre rotorique 6 est constitué comme ci-dessus par les sec-

tions de canal 15 et partiellement 16, la section 16 sur la périphérie du manchon de palier étant reliée directement à

l'ouverture 23 dont l'extrémité se trouvant sur le plus pe-

tit rayon forme l'embouchure du canal. Dans cet exemple de

réalisation, le canal conduisant l'eau jusqu'au palier lis-

se arrière débouche donc directement dans l'intervalle au

niveau du palier.

L'embouchure de ce canal est située à égale distan-

ce des extrémités 18, 20 de l'intervalle 5a au niveau du palier. Sa distance t par rapport à l'extrémité extérieure de l'intervalle au niveau du palier est plus faible que la distance par rapport a l'extrémité intérieure 18, de sorte que lorsque l'ouverture de purge 14a est fermée, on

est assuré d'une lubrification forcés de la plus grosse par-

tie du palier 5, 2. Lors du processus de purge, alors que l'ouverture 14a est ouverte, seule une partie plus faible du palier est lubrifiée. Etant donné que la purge ne prend

cependant que quelques minutes, le danger d'une détériora-

tion du palier est nettement plus faible que lors du fonc-

tionnement avec l'ouverture de purge fermer. Par ailleurs, le rapport de la distance axiale t entre l'embouchure et l'extrémité extérieure 20 de l'intervalle au niveau du palier à la longueur axiale L du manchon de palier 22 doit

satisfaire aux conditions O,1 < /L < 0,5.

Le manchon de palier 22 présente une rainure 24

s'étendant sur sa périphérie et dont le fond part de l'ou-

verture de communication 23 conduisant à l'embouchure. Par

cette rainure 24 l'ouverture de communication 23 et les sur-

faces du palier lisse reçoivent une quantité d'eau suffi-

sante.

Lors de l'utilisation du mode de réalisation repré-

senté sur la figure 2, on peut supprimer la section de

canal 17 suivant la figure 1.

Lorsqu'on doit amener l'eau directement dans l'in-

tervalle Sa au niveau du palier ainsi qu'à l'extrémité inté-

rieure 18 de cet intervalle, il suffit de remplacer le man-

chon de palier 5 par le manchon de palier 22 sans rien modi-

fier d'autre à la construction.

Bien entendu,]'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation de l'exemple décrif et représenté, eile

est susceptible de nombreuses variantes accessibles l'hom-

me de l'art, suivant les applications envisagées et sans

s'écarter pour cela du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Pompe à moteur a gaine dont iL'ar-,re (2) est sup-

porté dans tdeu:. paliers lisses f, 2 5, 24 lubrifies par

l'eau (cu autre liquide) transp...t-ée et. r...a. de cha-

que c--3t de lemrpil!ge de tales rtot'riqu-s -n, t dcans la- que 1 'l iquide qui sort de lF chan'î-re aie ' p pe j par l'interwvle (4a) au niveau du a!ia. lisse i.-7.

2., côté roue rc:lcl pour Aétr-er dans la chairbrs rotorique (6) lorsque le rotor tourne est -4n-ralée en circulation de manière quail se Uiore un =;.a. iiquide en c-n,,c -ltioi. dans la charmbre rotorique et que l'air qui se trou-- dans la chaLbre rctoriglue et qui doit 8tre:za.. ac s extérieur soit dépiacé en direction du centre de rotaPi. S 'anrneau liquidfe 5t-3nt so.utir- dans la r dgion du ralier lisse arr..è re {5, 2) et l'eau soutirée étnt...t tranîsportée 1ar i'-terni diaire d'u canal (15, 16, 17, 23), vers l5intervale (5a) au niveau d palez 7isse azr ière en face duquel se trouve une ouverture de purgce (1,4a) ermee par un bouchon de purge (13) et permetta't, apr-s enl. vement du bouechon, une pu'rge rapide de la cham.btre rotorique, caracte rsée en ce que ia charmore rotorijue (6} et l'ouvert urE de 1ur-ge (!4a) ne cor.muniquent que par 1' int-ermrdiaire de 1 'intervalle (Sa) au niveau du palier arrière (5) 2. Pompe suivant la -revendication 1 caractérisée en ce que le canal (15, i5 77, 23) débouche 4rectement dans l'intervalle (Sa) au niveau du palier!isse arrière (5, 2) Ou au niveau de l'extrémité rer (18), dirrige vers la chambre rotorique (9), de ce-- intervalle, tandis

que l'extrêmit-. extérienre (20) de cet intervalle et l'ou-

verture da purge (14a) sont protégées d'une arrivée direc-

te d'eau en provenance du canal ou de la chambre rotorique,

au moyen d'un élément d'étanchéité (14).

3. Pompe suivant la revendication 2, caractéri.sée

en ce que l'élément d'étanchéité (14} sensibiement annulai-

re est s-erré de façon étanche entre le fond (!Oa) de la gaine (10) du moteur et le manchon de palier (5) du palier

lisse arrisre (5, 2).

4. Pompe suivant l'uane quelconque des revendica-

tions 1 à 3, caractérisée en ce que le manchon de palier (22) du palier lisse arrière comporte une ouverture de communication (23) s'étendant de sa périphérie extérieure jusqu'à la surface de glissement et dont l'extrémité se trouvant sur le plus petit rayon forme l'embouchure du ca-

nal mentionné (15, 16, 23), et que le rapport de la distan-

ce axiale t entre cette embouchure et l'extrémité extérieu-

re (20) de l'intervalle au niveau du palier à la longueur axiale L du manchon de palier satisfait aux conditions

0,1 < E/L < 0,5.

5. Pompe suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le manchon de palier (22) présente une rainure (24) s'étendant sur sa périphérie et dont le fond part de

l'ouverture de communication (23) conduisant à l'embouchure.

e