FR2514837A1

FR2514837A1 - Pompe centrifuge a auto-amorcage

Info

Publication number: FR2514837A1
Application number: FR8203839A
Authority: FR
Inventors: Karl Haide
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH; MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines GmbH; Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 1981-10-16
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1983-04-22
Also published as: GB2107395A; DE3141080C2; FR2514837B1; JPS5867992A; US4565489A; JPH0161488U; DE3141080A1; IT8248478A0; IT1147994B; GB2107395B

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE POMPE CENTRIFUGE A AUTO-AMORCAGE AVEC FORMATION D'UN MELANGE AIR-LIQUIDE AU DEMARRAGE ET DESAERAGE DE CE LIQUIDE. DANS LADITE POMPE, UN PREMIER FLUX PARTIEL DE LIQUIDE EST DELIVRE A LA SPIRALE 12 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN CANAL DE RETOUR 15 ET D'UN AJUTAGE. UN SECOND FLUX PARTIEL PARCOURT UNE CHAMBRE DE STABILISATION 17, DANS LAQUELLE IL ELIMINE LA QUANTITE RESIDUELLE D'AIR QU'IL RENFERME. UN MOYEN 19 FAISANT COMMUNIQUER LA CHAMBRE DE STABILISATION 17 ET LA SPIRALE 12 DEBOUCHE DANS CETTE SPIRALE 12 APRES LEDIT AJUTAGE QUI JOUE LE ROLE D'UN EJECTEUR POUR LE LIQUIDE PROVENANT DU CANAL DE RETOUR. APPLICATION AUX POMPES CENTRIFUGES D'ALIMENTATION EN LIQUIDES.

Description

La présente invention se rapporte à une pompe cen-

trifuge à auto-amorçage, dans laquelle un mélange est formé de l'extérieur lors du processus d'amorçage, et comportant une volute ou spirale qui, débutant au-dessus de la roue à aubes de ladite pompe et entourant cette roue, introduit le liquide refoulé dans une chambre de désaérage située au-dessus de ladite roue à aubes et dans laquelle lors du processus d'amorçage, le

mélange air-liquide refoulé est dissocié, cette pompe compor-

tant en outre un canal de retour qui, faisant communiquer ladite chambre de désaérage et ladite spirale, débouche dans cette

spirale au-dessous de la roue à aubes.

De telles pompes centrifuges sont connues et, à l'aide d'une quantité de liquide restant en réserve dans ces pompes après leur mise à l'arrêt, ces dernières-sont en mesure, lorsqu'elles sont remises en route, de désaérer) dans un certain

intervalle de temps, un conduit d'aspiration désamorcé.

Cependant, notamment lorsque des pompes sont utili-

sées à des fins de refroidissement, ce processus dure trop longtemps et la capacité d'aspiration pouvant alors être obtenue en fonction de la vitesse angulaire de la pompe se

situe bien en deçà de sa valeur maximale possible en théorie.

Cela est dû à un désaérage insuffisant du mélange air-liquide

dans la chambre de désaérage, qui est empêché par une arrivée per-

manente, dans ladite chambre de désdérage, d'un nouveau mélange provenant de la spirale De ce fait, c'est un liquide encore

fortement enrichi en air qui pénètre dans la spirale en par-

courant le canal de retour et qui, donc, ne peut plus prélever, dans ladite spirale, que de faibles quantités d'air provenant du conduit d'aspiration A cause de cette grande quantité d'air renfermée, il est nécessaire que les canaux de retour présentent de grandes sections pour acheminer suffisamment de liquide dans la spirale, ce qui, lorsque la pompe est utilisée pour assurer une alimentation en liquide, provoque une grande circulation interne de ce liquide dans la pompe, donc un abaissement correspondant du rendement

volumétrique et de l'efficacité de cette dernière.

La présente invention a par conséquent pour objet, comparativement aux pompes connues, de raccourcir la durée de mise en marche de la pompe jusqu'au début du refoulement du liquide proprement dit, en se rapprochant alors le plus

possible de la capacité d'aspiration permise en théorie.

Mais cependant, lors du refoulement du liquide, l'efficacité et le rendement de cette pompe ne doivent être réduits que le moins possible comparativement à une pompe du même type

non équipée d'un dispositif d'auto-amorçage.

Selon les caractéristiques essentielles de la pompe centrifuge de l'invention, l'embouchure du canal de retour dans la spirale de cette pompe est conformée en un ajutage et à côté de la roue à aubes, de ladite spirale et dudit canal de retour, se trouve une chambre de stabilisation qui

est alimentée en liquide directement à partir de la chambre de dé-

saérage ou dudit canal de retour, ladite chambre de stabili-

sation et ladite spirale étant reliées par un moyen de liaison

dont l'embouchure située côté spirale se trouve après l'aju-

tage dudit canal de retour et est sollicitée à la manière d'un éjecteur par le flux parcourant ledit canal de retour

et sortant par ledit ajutage.

Grâce à ces caractéristiques, la quantité de liquide distribuée à la spirale lors du processus d'amorçage est subdivisée en deux flux partiels Le premier flux partiel

introduit par le canal de retour est limité grâce à la confi-

guration en ajutage (de petite section correspondante) de l'embouchure du canal de retour dans la spirale Le second flux partiel introduit par la chambre de stabilisation peut se débarrasser dans une large mesure de l'air qu'il contient, par suite du grand volume et de la hauteur relativement grande de ladite chambre de stabilisation, si bien que la spirale de la pompe est ainsi alimentée en liquide pur Ce n'est que lorsque l'ajutage alimenté par le premier flux partiel exerce un effet d'éjection qu'un débit important est engendré dans la chambre de stabilisation et qu'un mélange intensif des deux flux de liquide et de l'air provenant du conduit d'aspiration a lieu dans ladite spirale Il en résulte une

réduction notable de la durée de l'amorçage et une augmenta-

tion de la capacité d'aspiration A l'achèvement du proce-

sus d'amorçage, lorsque débute l'alimentation en liquide,

l'effet d'éjection est inhibé par un remplissage de la spi-

rale de la pompe par du liquide et par une élimination de la pression régnant dans cette spirale, de sorte que, par

rapport à une pompe non équipée d'un dispositif d'auto-

amorçage, le recyclage interne du liquide ainsi que la diminution du rendement et de l'efficacité ne sont plus que négligeables. Selon d'autres caractéristiques judicieuses de la pompe centrifuge de l'invention:

l'ajutage débouchant dans la spirale peut présen-

ter à sa sortie une section rectangulaire dont la largeur correspond à celle de ladite spirale et dont la hauteur représente de 3 %é à 4 % du diamètre de la bouche d'aspiration de la roue à aubes; le moyen de liaison intercalé entre la chambre de stabilisation et la spirale peut être un orifice dont le

point central est situé, par rapport à l'ajutage, à une dis-

tance représentant de 12 % à 16 % du diamètre de la bouche d'aspiration, et dont la section représente de 1 % à 2 % de la section de cette bouche;

l'écoulement d'entrée dans la chambre de stabili-

sation peut être assuré par plusieurs orifices présentant conjointement une section égale au maximum à 6 % 6 de la section de la bouche d'aspiration de la roue à aubes; et entre la chambre de stabilisation et le canal de retour, peut se trouver un autre moyen de liaison qui, situé peu avant l'ajutage, présente une section correspondant à 3 %

à 4 % du diamètre de la bouche d'aspiration de ladite pompe.

L'invention va à présent être décrite plus en détail

en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limi-

tatif et sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une pompe réalisée conformément à l'invention; et la figure 2 est une vue schématique transversale

de ladite pompe.

Sur le dessin, le rotor ou la roue à aubes 11 d'une pompe cen-

trifuge est entouré par une volute ou spirale 12 de ladite pompe qui débute en 13 au-dessus de ladite roue à aubes et qui dirige le liquide refoulé par cette roue 11 vers une chambre de désaérage 14 située audessus de ladite roue à aubes Un canal de retour 15 fait communiquer la chambre de désaérage avec la spirale 12 et il débouche dans cette spirale au-dessous de la roue à aubes 11.

Cette embouchure est conformée en un ajutage 16.

Une chambre de stabilisation 17, juxtaposée à la roue à aubes 11, à la spirale 12 et au canal de retour 15,

est alimentée en liquide provenant dudit canal 15, par l'in-

termédiaire d'orifices de liaison 18 Entre la chambre de stabilisation 17 et la spirale 12 de la pompe, se trouve un autre orifice de liaison 19 dont l'embouchure située du côté spirale est disposée après l'ajutage 16 du canal de retour et est alimentée à la manière d'un éjecteur par le flux parcourant ledit canal de retour et sortant par ledit ajutage 16 Peu avant cet ajutage 16, d'autres orifices de liaison 20 sont intercalés entre la chambre de stabilisation

17 et le canal de retour 15.

En amont de la pompe par rapport au sens de l'écou-

lement, se trouve un conduit d'aspiration 21 qui communique avec la roue à aubes 11 par l'intermédiaire d'une bouche d'aspiration 22 Un conduit de refoulement 23 est disposé

à la sortie ou en aval de ladite pompe.

D'une manière connue, le conduit d'aspiration 21 est réalisé de telle sorte que, après la mise à l'arrêt de la pompe, une certaine quantité de liquide reste dans cette dernière Avant la première mise en route, la pompe doit être

emplie de cette quantité de liquide pour son amorçage.

Lors de chaque mise en service de la pompe, cette quantité de liquide est refoulée dans la spirale 12 par les aubes de la roue 11 en rotation; ellese mêle alors déjà à l'air provenant du conduit d'aspiration, puis ce mélange est dirigé vers la chambre de désaérage 14 L'air séparé est évacué dans le conduit de refoulement 23; le liquide plus ou moins débarrassé de cet air parvient dans le canal de retour 15 et de là, une partie du liquide retourne à la spirale 12 en empruntant l'ajutage 16 Une autre partie de ce liquide emprunte les orifices 18 pour parvenir dans la chambre de stabilisation 17 et y dégager alors le reste de l'air que cette

partie renferme Sous l'action de l'ajutage 16, du liquide-

provenant de la chambre de stabilisation 17 est aspiré par injection dans l'orifice 19,ce liquide est mêlé à l'air provenant du conduit d'aspiration 21, puis il est de nouveau distribué

à la chambre de désaérage 14 par l'intermédiaire de la spirale 12.

Les processus décrits ci-avant se répètent en per-

manence jusqu'à ce que l'air ait été extrait intégralement par pompage du conduit d'aspiration et que débute alors le

refoulement du liquide proprement dit.

Comme l'ont démontré des essais, le processus décrit de l'auto-amor-ane peut être encore amélioré lorsqu'on

perce d'autres orifices de liaison 20 entre la chambre de sta-

bilisation 17 et la spirale 12 de la pompe.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées à la pompe centrifuge décrite et repré-

sentée, sans sortir du cadre de l'invention.

REVE' CDICATIO 15

1 Pompe centrifuge à auto-amorçage, dans laquelle un

mélange est formé de l'extérieur lors du processus d'amor-

çage, et comportant une spirale qui, débutant au-dessus de la roue à aubes de ladite pompe et entourant cette roue, intro-

duit le liquide refoulé dans une chambre de déssérace située au-

dessus de ladite roue à aubes et dans laquelle, lors du pro-

cessus d'amorçage, le mélange air-liquide refoulé est dissocié, cette pompe comportant en outre un canal de retour qui, faisant communiquer laditechambre de désaérage et ladite spirale, débouche dans cette spirale au-dessous de la roue à aubes, pompe caractérisée par le fait que l'embouchure du canal de retour ( 15) dans la spirale ( 12) de cette pompe est conformée en un ajutage ( 16); par le fait que, à côté de la roue à aubes ( 11) de ladite spirale ( 12) et dudit canal de retour ( 15), se trouve une chambre de stabilisation ( 17)

qui est alimentée en liquide directement à partir de la cham-

bre de désaérage ( 14) dudit canal de retour ( 15); et par le fait que ladite chambre de stabilisation ( 17) et ladite spirale

( 12) sont reliées par un moyen de liaison ( 19) dont l'embou-

chure située côté spirale se trouve après l'ajutage ( 16) dudit canal de retour ( 15) et est alimentée à la manière d'un éjecteur par le flux parcourant ledit canal de retour

et sortant par ledit ajutage ( 16).

2 Pompe centrifuge à auto-amorçage selon la reven-

dication 1, caractérisée par le fait que l'ajutage ( 16) débouchant dans la spirale ( 12) présente à sa sortie une

section rectangulaire dont la largeur correspond approxima-

tivement à celle de ladite spirale ( 12) et dont la hauteur

représente de 3 à 4 % du diamètre de la bouche d'aspi-

ration ( 22) de la roue à aubes.

3 Pompe centrifuge à auto-amorçage selon l'une des revendicatioins 1 et 2, caractérisée par le fait que

le moyen de liaison ( 19) intercalé entre la chambre de sta-

bilisation ( 17) et la spirale ( 12) est un orifice dont le point central est situé, par rapport à l'ajutage 116), à une distance représentant de 12 à 16 % du diamètre de la bouche d'aspiration ( 22), et dont la section représente de l%

à 2 % de la section de cette bouche '22).

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4 Pompe centrifuge à auto-amorçage selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que

l'écoulement d'entrée dans la chambre de stabilisation ( 17)

est assuré par plusieurs orifices ( 18) présentant conjointe-

ment une section égale au maximum à 6 % de la section de la

bouche d'aspiration ( 22) de la roue à aubes.

Pompe centrifuge à auto-amorçage selon l'une quel-

conque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que}

entre la chambre de stabilisation ( 17) ét le canal de retour ( 15) se trouve un autre moyen de liaison ( 20) qui, situé peu avant l'ajutage ( 16), présente une section correspondant à 3 % à 4 % du diamètre de la bouche d'aspiration ( 22) de ladite pompe.