FR2508563A1

FR2508563A1 - ELECTRIC MOTOR PUMP WITH ROTOR NOYE

Info

Publication number: FR2508563A1
Application number: FR8112610A
Authority: FR
Inventors: Jean Jacques Destelle
Original assignee: ELECTRO HYDRAULIQUE SEH
Current assignee: ELECTRO HYDRAULIQUE SEH
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1982-12-31
Also published as: FR2508563B1; EP0068948B1; DE3263512D1; EP0068948A1

Abstract

GROUPE MOTOPOMPE DESTINE A FAIRE CIRCULER UN LIQUIDE ET COMPRENANT UNE POMPE ENTRAINEE PAR UN ARBRE LUI-MEME ENTRAINE PAR UN MOTEUR ELECTRIQUE DONT LE BOITIER DU ROTOR EST EN COMMUNICATION AVEC LA POMPE ET DONT LE ROTOR EST AINSI NOYE DANS LE LIQUIDE. IL COMPREND, POUR LIMITER LES ECHANGES DE LIQUIDE ENTRE L'ENCEINTE DE LA POMPE 1 ET L'ENCEINTE 5 DU ROTOR 3, DANS LA ZONE ENTRE CES DEUX ENCEINTES, UN SUPPORT PLEIN 12 PORTE PAR L'ARBRE 9 ET PORTANT UNE SURFACE 16 CENTREE SUR L'AXE 9 DE L'ARBRE 4, TRANSVERSALE A CE DERNIER ET APPLIQUEE, GRACE A LA POUSSEE AXIALE RESULTANT DU FONCTIONNEMENT DE LA POMPE 1, CONTRE UNE SURFACE STATIONNAIRE CORRESPONDANTE 17. LA SURFACE TOURNANTE 16 FAIT PARTIE, PAR EXEMPLE, D'UNE BAGUE 15 LOGEE DANS LE SUPPORT PLEIN 12.MOTORPUMP GROUP INTENDED TO CIRCULATE A LIQUID AND INCLUDING A PUMP DRIVEN BY A SHAFT HIMSELF DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR WHOSE ROTOR BOX IS IN COMMUNICATION WITH THE PUMP AND WHOSE ROTOR IS THUS FLOODED IN THE LIQUID. IT INCLUDES, TO LIMIT THE EXCHANGES OF LIQUID BETWEEN PUMP 1 ENCLOSURE AND ROTOR 3 ENCLOSURE 5, IN THE ZONE BETWEEN THESE TWO ENCLOSURES, A FULL SUPPORT 12 CARRIED BY SHAFT 9 AND CARRYING A 16 CENTERED SURFACE ON AXIS 9 OF SHAFT 4, TRANSVERSAL TO THE LATEST AND APPLIED, THANKS TO THE AXIAL THRUST RESULTING FROM THE OPERATION OF PUMP 1, AGAINST A CORRESPONDING STATIONARY SURFACE 17. THE ROTATING SURFACE 16 IS PART, FOR EXAMPLE, OF ' A RING 15 HOUSED IN THE SOLID HOLDER 12.

Description

GRY/LABGRY / LAB

MOTOPOMPE A MOTEUR ELECTRIQUEMOTOR PUMP WITH ELECTRIC MOTOR

A ROTOR NOYE.A ROTOR NOYE.

L'invention est relative à un groupe motopompe destiné à faire The invention relates to a pump unit intended to make

circuler un liquide et comprenant une pompe et un moteur élec- circulating a liquid and comprising a pump and an electric motor

trique d'entraînement de la pompe dont le rotor est noyé dans un liquide de même nature que le liquide circulant Un tel groupe motopompe est utilisé notamment pour constituer un circulateur pump drive shaft whose rotor is embedded in a liquid of the same nature as the circulating liquid Such a motor pump unit is used in particular to constitute a circulator

d'une installation de chauffage central ou d'eau sanitaire. a central heating or sanitary water installation.

Avec un groupe de ce genre, le rotor du moteur électrique étant noyé, il n'est pas nécessaire d'assurer l'étanchéité entre le With a group of this type, the rotor of the electric motor being embedded, it is not necessary to ensure the seal between the

moteur et la pompe.motor and pump.

Cependant les joints ne sont pas totalement absents de la liaison entre la pompe et le moteur En effet, pour que le liquide dans lequel est noyé le rotor soit exempt de particules abrasives, However, the seals are not completely absent from the connection between the pump and the motor Indeed, so that the liquid in which the rotor is embedded is free of abrasive particles,

et/ou pour éviter la sédimentation, préjudiciables au bon fonction- and / or to avoid sedimentation, detrimental to the proper functioning

nement et à la durée de vie du moteur, on prévoit généralement entre pompe et moteur un filtre, immobile, entourant l'arbre, and the life of the engine, there is generally provided between pump and motor a filter, immobile, surrounding the shaft,

entraîné par le rotor, et en contact avec cet arbre par l'intermé- driven by the rotor, and in contact with this shaft through

diaire d'un joint.diary of a joint.

Le filtre et le joint étant immobiles le joint peut détériorer l'arbre et vice-versa En particulier le joint, qui est habituellement en un élastomère, se durcit après un certain temps d'utilisation et cela d'autant plus vite que le liquide est de l'eau chaude et ce joint The filter and the seal being immobile the seal can deteriorate the shaft and vice versa In particular the seal, which is usually an elastomer, hardens after a certain period of use and all the faster than the liquid is hot water and this seal

durci perd ses qualités d'étanchéité et abîme l'arbre qu'il entoure. hardened loses its sealing qualities and damages the tree it surrounds.

Le groupe motopompe à rotor noyé selon l'invention ne pré- The rotor motor pump unit according to the invention does not pre-

sente pas cet inconvénient.do not feel this inconvenience.

Il est caractérisé en ce qu'il comprend, pour limiter les échanges de liquide entre l'enceinte de la pompe et l'enceinte du moteur, dans la zone entre ces deux enceintes, un support plein porté par l'arbre et portant une surface centrée sur l'axe de l'arbre, transversale à ce dernier, et appliquée, grâce à la poussée axiale résultant du fonctionnement de la pompe, contre une surface stationnaire correspondante par exemple solidaire de la paroi de It is characterized in that it comprises, to limit the exchanges of liquid between the enclosure of the pump and the engine enclosure, in the zone between these two enclosures, a solid support carried by the shaft and carrying a surface centered on the axis of the shaft, transverse to the latter, and applied, thanks to the axial thrust resulting from the operation of the pump against a corresponding stationary surface for example secured to the wall of

séparation entre la pompe et le moteur. separation between the pump and the motor.

Il est plus aisé d'utiliser une force de pression de direction axiale, comme c'est le cas avec l'inventionl pour appliquer un joint contre une portée, que d'exercer une pression de direction radiale comme avec les groupes motopompes antérieurement connus De plus l'étanchéité est assurée même après un certain degré d'usure du joint ou de la portée alors qu'avec les groupes motopompes de la technique antérieure c'est seulement la mise sous contrainte du joint It is easier to use an axial direction pressure force, as is the case with the invention to apply a seal against a bearing, than to exert a radial directional pressure as with previously known motor pump units. more tightness is ensured even after a certain degree of wear of the seal or the range whereas with the pump units of the prior art it is only the stressing of the seal

qui assure la force radiale d'application. which ensures the radial force of application.

En outre l'invention permet de se passer des moyens de butée prévus pour encaisser la poussée axiale due au fonctionnement de la pompe et disposés à l'intérieur du moteur, car dans le groupe selon l'invention ces moyens de butée sont formés par les surfaces In addition, the invention makes it possible to dispense with the stop means provided for accommodating the axial thrust due to the operation of the pump and arranged inside the engine, since in the group according to the invention these abutment means are formed by the surfaces

transversales en contact.transverse in contact.

Le remplissage du moteur par le liquide est obtenu à l'arrêt car, dans cette condition il n'y a pas de poussée axiale et il apparaît un interstice entre les surfaces normalement en contact qui est suffisant pour assurer un remplissage rapide Ce remplissage peut également être obtenu même lorsque les surfaces sont en contact en The filling of the engine with the liquid is obtained at a standstill because, in this condition, there is no axial thrust and there is a gap between the surfaces normally in contact which is sufficient to ensure rapid filling. be obtained even when the surfaces are in contact

raison des fuites inévitables -because of unavoidable leaks -

D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront avec la Other features of the invention will appear with the

description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant description of some of its embodiments, this being

effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une partie d'un groupe motopompe selon l'invention, et la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 pour FIG. 1 is a diagrammatic view in axial section of a portion of a pump unit according to the invention, and FIG. 2 is a view similar to that of FIG. 1. for

une variante.variant.

Les exemples représentés sont des groupes motopompes The examples shown are motor pumps

constituant des circulateurs pour installation de chauffage central. constituting circulators for central heating installation.

Chacun de ces groupes comprend une pompe 1 proprement dite pour faire circuler de l'eau dans les canalisations de l'installation et un moteur électrique 2 asynchrone monophasé avec un rotor 3 monté Each of these groups comprises a pump 1 proper for circulating water in the pipes of the installation and a single-phase asynchronous electric motor 2 with a rotor 3 mounted

sur un arbre 4 et entraînant la pompe 1. on a shaft 4 and driving the pump 1.

Le rotor 3 est enfermé dans un boîtier 5 dont une extrémité est montée à étanchéité, grâce à un joint 6, sur un manchon 7 prolongé à l'extérieur du boîtier 5 par une paroi 8 perpendiculaire à l'axe 9 de l'arbre et constituant, avec le manchon 7 la paroi de séparation entre l'enceinte du moteur 2 proprement dit et l'enceinte The rotor 3 is enclosed in a housing 5, one end of which is sealed, by means of a seal 6, on a sleeve 7 extended outside the housing 5 by a wall 8 perpendicular to the axis 9 of the shaft and constituting, with the sleeve 7 the partition wall between the enclosure of the engine 2 itself and the enclosure

de la pompe 1 Le stator 2 a est par contre à l'extérieur du boîtier 5. of the pump 1 The stator 2a is against the outside of the housing 5.

Au centre du manchon 7 est monté un palier 10 traversé par l'arbre 4 et supportant ce dernier Ce manchon 7 présente autour du palier 10, des canaux axiaux Il pour l'introduction du liquide dans In the center of the sleeve 7 is mounted a bearing 10 traversed by the shaft 4 and supporting the latter This sleeve 7 has around the bearing 10, axial channels II for the introduction of liquid into

l'enceinte du rotor.the rotor enclosure.

On se réfère tout d'abord à la figure 1 Dans cet exemple l'effort axial sur l'arbre 4, dû au fonctionnement de la pompe 1, s'exerce dans le sens de la flèche F c'est-à-dire du moteur vers la pompe. L'arbre 4 porte à l'extérieur du moteur 2, cest-à-dire du côté du manchon 7 opposé à celui qui est tourné vers le rotor 3, un disque plein 12 en une matière souple telle que du caoutchouc Ce disque 12 présente une face plane 13 perpendiculaire à l'axe 9 et dirigée vers la pompe dans laquelle est ménagé un logement annulaire 14 pour une bague 15 en un matériau de friction tel que de l'acier, de la céramique ou du graphite, dont la surface libre 16 en saillie de la face 13 est appliquée contre une surface de contact 17 constituant la surface d'extrémité d'une autre bague 18, également en acier, céramique ou graphite, logée dans une gorge annulaire, centrée sur l'axe 9, d'un flasque 19 à bord cylindrique 20 lui- même logé dans un Referring first to Figure 1 In this example the axial force on the shaft 4, due to the operation of the pump 1, is exerted in the direction of the arrow F that is to say the motor to the pump. The shaft 4 carries on the outside of the motor 2, that is to say on the side of the sleeve 7 opposite that which is turned towards the rotor 3, a solid disk 12 made of a flexible material such as rubber. a flat face 13 perpendicular to the axis 9 and directed towards the pump in which is formed an annular housing 14 for a ring 15 of a friction material such as steel, ceramic or graphite, the free surface 16 protruding from the face 13 is applied against a contact surface 17 constituting the end surface of another ring 18, also made of steel, ceramic or graphite, housed in an annular groove, centered on the axis 9, d a flange 19 with a cylindrical edge 20 itself housed in a

chambrage 21 de la paroi 8 et soudé à cette dernière. recess 21 of the wall 8 and welded thereto.

Dans cet exemple la surface 13 du disque 12 est sensiblement coplanaire à la surface 22 de la paroi 8 qui est tournée vers la pompe. Le flasque 19 présente une ouverture centrale 23 centrée sur l'axe 9 et de diamètre supérieur au diamètre de l'arbre 4 de manière que le liquide contenu dans la pompe puisse accéder à la bague 15 et In this example the surface 13 of the disk 12 is substantially coplanar with the surface 22 of the wall 8 which is turned towards the pump. The flange 19 has a central opening 23 centered on the axis 9 and of diameter greater than the diameter of the shaft 4 so that the liquid contained in the pump can access the ring 15 and

à la bague 18.at the ring 18.

L'application, pour obtenir l'étanchéité, de la surface 16 contre la surface 17 est obtenue par la poussée axiale s'exerçant sur l'arbre 4 dans le sens de la flèche F en raison du fonctionnement de The application, for sealing, of the surface 16 against the surface 17 is obtained by the axial thrust exerted on the shaft 4 in the direction of the arrow F because of the operation of

la pompe 1.the pump 1.

Le remplissage du moteur 2 est obtenu à l'arrêt, lorsqu'il ne s'exerce aucune poussée axiale Dans ce cas il se forme un léger interstice entre les bagués, ce qui autorise le passage de l'eau d'abord dans l'intervalle entre le disque 12 et le manchon 7, puis dans l'enceinte 5 en passant à travers les canaux axiaux Il du The filling of the engine 2 is obtained at a standstill, when no axial thrust is exerted. In this case a slight gap is formed between the rings, which allows the passage of the water first into the interval between the disc 12 and the sleeve 7, then in the chamber 5 passing through the axial channels II of the

manchon 7.sleeve 7.

Même en fonctionnement normal il existe toujours un léger écoulement de liquide entre les surfaces en contact autorisant un transfert de liquide de la pompe vers le rotor Ce transfert de liquide n'est pas gênant car les particules en suspension dans le liquide se trouvant dans la pompe 1 sont arrêtées par la barrière Even in normal operation there is always a slight flow of liquid between the surfaces in contact allowing a transfer of liquid from the pump to the rotor This transfer of liquid is not a problem because the particles suspended in the liquid in the pump 1 are stopped by the barrier

constituée par les surfaces en contact. constituted by the surfaces in contact.

Au surplus le contact entre les bagues 15 et 18 limite le déplacement axial de l'arbre et il n'est donc pas nécessaire de prévoir d'autre butée à l'intérieur du moteur comme dans les groupes Moreover the contact between the rings 15 and 18 limits the axial displacement of the shaft and it is therefore not necessary to provide another stop within the engine as in groups

motopompes antérieurement connus.previously known motor pumps.

Enfin la moyenne de temps de bon fonctionnement du moteur est plus importante qu'avec les groupes connus en raison de la Finally, the average engine running time is greater than with known groups because of the

limitation des échanges entre la pompe et l'enceinte du rotor. limitation of exchanges between the pump and the rotor enclosure.

Dans l'exemple de la figure 2, l'effort axial qui s'exerce sur l'arbre 4 est dans le sens de la flèche F' c'est-à-dire de la pompe 1 In the example of FIG. 2, the axial force exerted on the shaft 4 is in the direction of the arrow F ', that is to say of the pump 1

vers le moteur 2.to the engine 2.

Dans cet exemple la bague 18 ' est disposée dans un logement In this example the ring 18 'is arranged in a housing

de la paroi 8 qui débouche sur la face 22 tournée vers la pompe. wall 8 which opens on the face 22 facing the pump.

Le logement 30 présente une surface cylindrique d'axe 9 et un fond The housing 30 has a cylindrical surface of axis 9 and a bottom

31 parallèle à la face 22.31 parallel to the face 22.

Le disque plein 12 ' entraîné par l'arbre 4 portant la bague 15 ' et se terminant par la surface de contact 16 ' perpendiculaire à l'axe 9 est, dans cet exemple, plus éloigné du moteur que dans l'exemple The solid disc 12 'driven by the shaft 4 carrying the ring 15' and ending in the contact surface 16 'perpendicular to the axis 9 is, in this example, further from the motor than in the example

de la figure 1.of Figure 1.

Le fonctionnement de ce groupe est lé même que celui du The functioning of this group is the same as that of the

groupe représenté sur la figure 1. group shown in Figure 1.

Dans les deux exemples on peut prévoir, en avant du manchon 7, un filtre 35 entourant l'arbre 4 et disposé dans un logement 36 de plus faible diamètre que celui, 21, logeant le rebord 20 du flasque 19 (figure 1) ou que celui, 30, logeant la bague 18 ' (figure 2) Ce filtre étant disposé en amont des orifices 11, contribue à empêcher que les particules en suspension dans le liquide, qui auraient pu traverser l'interstice entre les bagues en contact, ne pénètrent dans Penceinte du rotor 3. En variante la bague fixe, 18 ou 18 ', au lieu de constituer une pièce rapportée à la paroi 8 ou à une cuvette 19 solidaire de cette paroi, forme une pièce d'un seul tenant avec ladite cuvette (figure 1) ou avec la paroi proprement dite (figure 2), constituant ainsi un In both examples can be provided, in front of the sleeve 7, a filter 35 surrounding the shaft 4 and disposed in a housing 36 of smaller diameter than that, 21, housing the flange 20 of the flange 19 (Figure 1) or that that, 30, housing the ring 18 '(Figure 2) This filter being disposed upstream of the orifices 11, helps to prevent the particles in suspension in the liquid, which could have crossed the gap between the rings in contact, do not penetrate In the variant of the rotor 3. In a variant, the fixed ring, 18 or 18 ', instead of constituting a piece attached to the wall 8 or to a bowl 19 secured to this wall, forms a piece integral with said bowl ( Figure 1) or with the wall itself (Figure 2), thus constituting a

bossage du fond de la cuvette ou de la paroi. boss of the bottom of the bowl or the wall.

Claims

1 pump unit intended to circulate a liquid and comprising a pump driven by a shaft which has itself been driven

an electric motor with the rotor housing in common

and with the rotor thus immersed in the liquid, characterized in that it comprises, to limit the liquid exchanges between the chamber of the pump (1) and the chamber (5) of the rotor (3). ), in the zone between these two enclosures, a solid support (12, 12 ') carried by the shaft (9) and carrying a surface (16) centered on the axis (9) of the shaft (4), transverse to the latter and applied, thanks to the axial thrust resulting from the operation of the pump (1), against

a corresponding stationary surface (17).

2 group according to claim 1, characterized in that the rotating surface (16) is part of a ring (15) housed in the

full support (12, 12 ').

Group according to Claim 1 or 2, characterized in that

the stationary surface (17) is part of a ring (18, 18 ')

carried to the partition wall (8) between the pump and the motor.

4 group according to claim 2, characterized in that the support of the rotating ring (15, 15 ') is a flexible material

such as rubber.

A group according to any one of the preceding claims

characterized in that the support (12, 12 ') has the general shape

of a disc.

Group according to claims 2 and 3, characterized in that

that the rings (15, 15 ', 18, 18') are made of a material of such friction

than steel, ceramic or graphite.

Group according to any one of the preceding claims

dentes, characterized in that the axial thrust (F) on the shaft (4) due to the operation of the pump being directed from the motor to the pump, the stationary surface (17) is integral with a bowl (19,) having a central opening (23) of larger diameter than that of the shaft (4) and a flange (20) fixed to the partition wall (8) between the enclosures of the rotor and the pump, the rotating surface (16) and its support (12) being inside this bowl. 8 group according to claim 3, characterized in that the axial force (F ') on the shaft (4) being directed from the pump to the motor, the stationary ring (18') is disposed in a housing of the wall separating (8), on the side of the face of the latter

turned towards the pump (1).

Group according to any one of the preceding claims

dentes, characterized in that it comprises a filter (35) between the rotor

(3) and the surfaces in contact.