FR2775321A1

FR2775321A1 - Centrifugal pump used e.g. in the chemical industry

Info

Publication number: FR2775321A1
Application number: FR9802450A
Authority: FR
Inventors: Mourgues Pierre Marc De; Christian Dury
Original assignee: OPTIMEX
Current assignee: OPTIMEX
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-27
Anticipated expiration: 2004-02-24
Also published as: FR2775321B3

Abstract

The pump has an axial entry (24) and a radial exit with an impeller (4) having a front and rear face with a passageway (32) joining the two faces. It contains a flow limiter (26) of fluid under pressure to the rear face as a function of the axial position of the impeller and another flow limiter (28) of the fluid at a low pressure across the impeller (4) which operates in an inverse way to the first flow limiter. Therefore, as the passageway (40) of the first limiter (26) increases, the other (28) decreases inversely thus maintaining a balanced pressure on either side of the impeller (4).

Description

La présente invention concerne un dispositif pour lWéquilibrage de la poussée axiale dans une pompe centrifuge. The present invention relates to a device for balancing the axial thrust in a centrifugal pump.

Le dispositif selon la présente invention est plus particulièrement destiné à une pompe travaillant avec des produits chimiques ou bien avec des produits se trouvant à une température extrême. Ce type de pompe est utilisé par exemple dans l'industrie chimique. The device according to the present invention is more particularly intended for a pump working with chemicals or else with products being at an extreme temperature. This type of pump is used for example in the chemical industry.

Pour éviter tout risque de fuite vers l'extérieur du produit pompé, on utilise parfois une pompe à rotor noyé. Dans une telle pompe le moteur utilisé est un moteur à cage d'écureuil et le liquide pompé entoure le rotor. Ce dernier est de ce fait encapsulé dans un boîtier, généralement en acier inoxydable ou en hastelloy. Le stator, entourant le rotor, est de conception connue de l'homme du métier, mais pour éviter tout contact avec le liquide, il est chemisé avec une chemise en acier inoxydable ou en hastelloy par exemple. Le liquide passe entre la chemise du stator et la capsule entourant le rotor. Lorsque le liquide pompé n'est pas un liquide à haute température, il est utilisé comme liquide de refroidissement pour la pompe. La pompe centrifuge est une pompe classique qui est accouplée à ce moteur "protégé". To avoid any risk of leakage to the outside of the pumped product, a flooded rotor pump is sometimes used. In such a pump, the motor used is a squirrel cage motor and the pumped liquid surrounds the rotor. The latter is therefore encapsulated in a housing, generally made of stainless steel or hastelloy. The stator, surrounding the rotor, is of a design known to a person skilled in the art, but to avoid contact with the liquid, it is lined with a stainless steel or hastelloy liner, for example. The liquid passes between the jacket of the stator and the capsule surrounding the rotor. When the pumped liquid is not a high temperature liquid, it is used as coolant for the pump. The centrifugal pump is a conventional pump which is coupled to this "protected" motor.

Elle comporte une roue montée sur un arbre, lui même monté sur paliers et entraîné en rotation par le moteur.It comprises a wheel mounted on a shaft, itself mounted on bearings and driven in rotation by the motor.

L'inconvénient des pompes centrifuges est que les pressions exercées par le fluide pompé, dans la direction axiale, ne sont pas de valeurs identiques des deux côtés de la roue. Le liquide est aspiré par une entrée se trouvant d'un côté de la roue de façon sensiblement coaxiale par rapport à la roue. La force exercée par le fluide sur la roue du côté de l'entrée du fluide est en général inférieure à la force exercée par le fluide se trouvant derrière la roue, c'est à dire sur la face opposée. The disadvantage of centrifugal pumps is that the pressures exerted by the pumped fluid, in the axial direction, are not of equal values on the two sides of the impeller. The liquid is sucked in through an inlet located on one side of the wheel in a manner substantially coaxial with the wheel. The force exerted by the fluid on the wheel on the side of the fluid inlet is generally less than the force exerted by the fluid located behind the wheel, that is to say on the opposite face.

I1 existe plusieurs dispositifs permettant de réaliser l'équilibrage d'une roue de pompe centrifuge. I1 are several devices for balancing a centrifugal pump wheel.

Parmi eux, on peut par exemple citer le dispositif décrit dans le document EP-O 688 955. Ce dispositif, de même que d'autres existant sur le marché, est équipé d'une part de moyens permettant de limiter le passage de fluide sous pression vers l'arrière de la roue et d'autre part d'un passage dans la roue permettant au fluide basse pression entrant dans la pompe de passer derrière la pompe. On arrive ainsi à équilibrer les efforts s'exerçant des deux côtés de la roue. Celle-ci, pendant son fonctionnement, bouge légèrement en direction axiale, modifiant ainsi le passage de fluide sous pression, jusqu'à trouver la position d'équilibre.Among them, one can for example mention the device described in document EP-O 688 955. This device, like others existing on the market, is equipped on the one hand with means making it possible to limit the passage of fluid under pressure towards the rear of the impeller and on the other hand a passage in the impeller allowing the low pressure fluid entering the pump to pass behind the pump. We thus manage to balance the forces exerted on both sides of the wheel. This, during its operation, moves slightly in the axial direction, thus modifying the passage of fluid under pressure, until finding the position of equilibrium.

L'inconvénient des dispositifs existants est que plus le dispositif s'use, moins l'équilibre des forces peut se réaliser. En effet, l'action de particules abrasives ou l'arrachement de matières par cavitation, ou tout autre phénomène tendant à user le labyrinthe de circulation axiale du fluide sous pression conduit petit à petit à un élargissement du passage du fluide sous pression vers l'arrière de la roue. Au bout d'un certain temps, le passage de fluide basse pression n'arrive plus à compenser les efforts axiaux vers l'entrée et la roue vient en butée permanente au niveau de son axe du côté de l'entrée, provoquant ainsi une usure pouvant entraîner dans des cas extrêmes la destruction de la pompe. The disadvantage of existing devices is that the more the device wears out, the less the balance of forces can be achieved. Indeed, the action of abrasive particles or the tearing of materials by cavitation, or any other phenomenon tending to wear out the labyrinth of axial circulation of the fluid under pressure gradually leads to a widening of the passage of the fluid under pressure towards the rear of the wheel. After a certain time, the passage of low pressure fluid can no longer compensate for the axial forces towards the inlet and the wheel comes into permanent abutment at its axis on the side of the inlet, thus causing wear. can in extreme cases destroy the pump.

La présente invention a pour but de fournir un dispositif d'équilibrage pour une pompe centrifuge qui reste efficace, même en cas d'usure au niveau du dispositif. The object of the present invention is to provide a balancing device for a centrifugal pump which remains effective, even in the event of wear on the device.

À cet effet, le dispositif qu'elle propose est du type dispositif pour l'équilibrage de la poussée axiale dans une pompe centrifuge comportant une entrée axiale, une sortie radiale et une roue présentant une face avant orientée vers l'entrée axiale, une face arrière opposée à sa face avant et un passage permettant de relier la face avant de la roue avec sa face arrière, des moyens étant prévus pour limiter le passage de fluide sous pression vers la face arrière de la roue en fonction de la position axiale de la roue. To this end, the device which it offers is of the device type for balancing the axial thrust in a centrifugal pump comprising an axial inlet, a radial outlet and a wheel having a front face oriented towards the axial inlet, a face rear opposite its front face and a passage making it possible to connect the front face of the wheel with its rear face, means being provided for limiting the passage of fluid under pressure towards the rear face of the wheel as a function of the axial position of the wheel.

Selon l'invention, des moyens sont également prévus pour limiter le passage de fluide basse pression passant à travers la roue en fonction de la position axiale de la roue, et sont disposés de telle sorte que lorsque la largeur du passage pour le fluide sous pression vers l'arrière de la roue augmente la largeur du passage pour le fluide basse pression diminue et inversement, la largeur du passage pour le fluide basse pression diminuant lorsque la roue s'éloigne de l'entrée. According to the invention, means are also provided for limiting the passage of low pressure fluid passing through the wheel as a function of the axial position of the wheel, and are arranged such that when the width of the passage for the fluid under pressure towards the rear of the wheel increases the width of the passage for the low pressure fluid decreases and conversely, the width of the passage for the low pressure fluid decreases when the wheel moves away from the inlet.

On crée ainsi un dispositif qui fonctionne même en cas d'usure. En effet, lorsque la force axiale exercée sur la roue varie, la position axiale de la roue varie également. Si la force augmente sur la face avant de la roue, cette dernière se déplace vers l'arrière. Le passage du liquide basse pression vers l'arrière est restreint et le passage de liquide haute pression est quant à lui élargi. On arrive donc à créer à l'arrière de la roue une contre pression s'opposant à la pression régnant à l'avant de la roue. Inversement, si la force diminue sur la face avant de la roue, le flux de liquide basse pression vers l'arrière va augmenter et le flux de liquide haute pression va diminuer. La pression à l'arrière de la roue s'équilibre de cette manière avec la pression régnant à l'avant de la roue. This creates a device that works even when worn. Indeed, when the axial force exerted on the wheel varies, the axial position of the wheel also varies. If the force increases on the front face of the wheel, the latter moves backwards. The passage of low pressure liquid towards the rear is restricted and the passage of high pressure liquid is widened. We therefore manage to create a back pressure at the rear of the wheel opposing the pressure prevailing at the front of the wheel. Conversely, if the force decreases on the front face of the wheel, the flow of low pressure liquid towards the rear will increase and the flow of high pressure liquid will decrease. The pressure at the rear of the wheel is balanced in this way with the pressure at the front of the wheel.

Dans une forme de réalisation préférée du dispositif d'équilibrage selon l'invention, les moyens prévus pour limiter le passage de fluide sous pression vers la face arrière de la roue comportent un labyrinthe obligeant le liquide sous pression se déplaçant d'une position radiale extérieure vers une position radiale intérieure de se déplacer tout d'abord dans une direction radiale intérieure, puis dans une direction axiale, puis radiale vers l'extérieur, puis à nouveau dans une direction axiale et de même sens, et enfin dans une direction radiale vers l'intérieur. Le liquide passant ainsi dans le labyrinthe décrit un parcours en forme sensiblement de S. La limitation du passage lorsque la roue se déplace axialement se fait de préférence au niveau de l'endroit où le liquide se déplace en direction radiale vers l'extérieur. In a preferred embodiment of the balancing device according to the invention, the means provided for limiting the passage of pressurized fluid towards the rear face of the wheel comprise a labyrinth forcing the pressurized liquid moving from an external radial position towards an inner radial position to move first in an inner radial direction, then in an axial direction, then radial outwards, then again in an axial direction and in the same direction, and finally in a radial direction towards the interior. The liquid thus passing through the labyrinth describes a path in substantially S-shaped form. The limitation of the passage when the wheel moves axially is preferably done at the point where the liquid moves in the radial direction towards the outside.

Une forme de réalisation de ce dispositif d'équilibrage prévoit que les moyens pour limiter le passage de fluide sous pression vers la face arrière de la roue comportent un anneau présentant un épaulement extérieur et un épaulement intérieur décalés axialement de manière à former un anneau dont la section est en forme de marche d'escalier, que l'épaulement extérieur est décalé à l'opposé de la roue et permet de former un flasque radialement extérieur pour la fixation de l'anneau sur une paroi fixe faisant face à la face arrière de la roue, et qu'une paroi solidaire de la roue fait face à l'épaulement intérieur de l'anneau. One embodiment of this balancing device provides that the means for limiting the passage of pressurized fluid to the rear face of the wheel comprise a ring having an outer shoulder and an inner shoulder axially offset so as to form a ring whose section is in the form of a stair step, the outer shoulder is offset opposite the wheel and allows to form a radially outer flange for fixing the ring on a fixed wall facing the rear face of the wheel, and that a wall integral with the wheel faces the inner shoulder of the ring.

Une autre forme de réalisation de ce dispositif d'équilibrage selon l'invention prévoit que les moyens pour limiter le passage de fluide sous pression vers la face arrière de la roue comportent un anneau présentant un épaulement extérieur et un épaulement intérieur décalés axialement de manière à former un anneau dont la section est en forme de marche d'escalier, que l'épaulement extérieur est décalé vers la roue et permet de former un flasque radialement extérieur pour la fixation de l'anneau sur la face arrière de la roue, et qu'une paroi fixe fait face à l'épaulement intérieur de l'anneau. Another embodiment of this balancing device according to the invention provides that the means for limiting the passage of pressurized fluid towards the rear face of the wheel comprise a ring having an outer shoulder and an inner shoulder offset axially so as to form a ring whose section is in the form of a stair step, that the outer shoulder is offset towards the wheel and makes it possible to form a radially outer flange for fixing the ring to the rear face of the wheel, and that 'a fixed wall faces the inner shoulder of the ring.

Dans ces diverses formes de réalisation d'un dispositif d'équilibrage selon l'invention, au niveau de deux parois sensiblement parallèles s'étendant sensiblement dans un plan radial et se faisant face, l'une au moins de ces parois est de préférence munie d'une garniture réalisée dans un matériau d'usure. In these various embodiments of a balancing device according to the invention, at the level of two substantially parallel walls extending substantially in a radial plane and facing each other, at least one of these walls is preferably provided a lining made of a wear material.

Les moyens pour limiter le passage de fluide basse pression peuvent par exemple comporter une paroi fixe faisant face à l'extrémité arrière du passage amenant du fluide basse pression vers l'arrière de la roue. The means for limiting the passage of low pressure fluid can for example comprise a fixed wall facing the rear end of the passage bringing low pressure fluid towards the rear of the wheel.

On peut aussi prévoir qu'un canal vienne prolonger le passage de fluide basse pression à l'arrière de la roue. It is also possible to provide for a channel to extend the passage of low pressure fluid at the rear of the wheel.

Avantageusement, une pièce réalisée dans un matériau d'usure est placée face à la sortie arrière du passage pour le fluide basse pression. Advantageously, a part made of a wear material is placed facing the rear outlet of the passage for the low pressure fluid.

Dans le cas où le dispositif selon l'invention comporte au moins une pièce d'usure, le matériau d'usure utilisé est de préférence du graphite. In the case where the device according to the invention comprises at least one wearing part, the wearing material used is preferably graphite.

De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en révérence au dessin schématique annexé, représentant à titre d'exemples non limitatifs deux formes de réalisation d'un dispositif selon 1' invention. In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows, in reverence to the appended schematic drawing, representing by way of nonlimiting examples two embodiments of a device according to the invention.

Figure 1 est une vue en coupe d'une pompe centrifuge munie d'un dispositif d'équilibrage selon l'invention,
Figure 2 est une vue de détail à échelle agrandie du dispositif d'équilibrage de la pompe de la figure 1, et
Figure 3 est une vue semblable à la figure 2 pour une variante de réalisation du dispositif d'équilibrage.FIG. 1 is a sectional view of a centrifugal pump provided with a balancing device according to the invention,
FIG. 2 is a detail view on an enlarged scale of the balancing device of the pump of FIG. 1, and
Figure 3 is a view similar to Figure 2 for an alternative embodiment of the balancing device.

Figure 1 représente une pompe à rotor noyé, destiné à être utilisée pour des fluides chimiques dans l'industrie chimique ou bien nucléaire. Figure 1 shows a pump with flooded rotor, intended to be used for chemical fluids in the chemical or nuclear industry.

La pompe comporte un corps de pompe 2 et un fond de corps 3 entre lesquels se trouve une roue 4 montée en bout d'arbre 6 d'un moteur comportant un rotor 8 et un stator 10. Le moteur est du type moteur électrique à cage d'écureuil. The pump comprises a pump body 2 and a body bottom 3 between which there is a wheel 4 mounted at the end of the shaft 6 of a motor comprising a rotor 8 and a stator 10. The motor is of the cage electric motor type. squirrel.

Pour protéger le moteur des agressions du liquide pompé, le rotor 8 est encapsulé dans un boîtier 12 réalisé dans un matériau approprié tel par exemple de l'acier inoxydable. Le stator 10 est quant à lui protégé par une chemise 14. To protect the motor from attack by the pumped liquid, the rotor 8 is encapsulated in a housing 12 made of a suitable material such as, for example, stainless steel. The stator 10 is itself protected by a jacket 14.

Le liquide pompé sert à refroidir le moteur. À cet effet, des passages 16 sont prévus pour alimenter le moteur et le retour du liquide se fait par l'intérieur de l'arbre 6, qui est donc un arbre creux. Le liquide passe entre le rotor 8 et le stator 10, ou plus précisément entre le boîtier 12 et la chemise 14. The pumped liquid is used to cool the motor. For this purpose, passages 16 are provided for supplying the motor and the return of the liquid takes place through the interior of the shaft 6, which is therefore a hollow shaft. The liquid passes between the rotor 8 and the stator 10, or more precisely between the housing 12 and the jacket 14.

L'arbre 6 est monté de manière classique sur deux paliers 18 qui sont destinés à encaisser les efforts radiaux s'exerçant sur l'arbre 6. The shaft 6 is conventionally mounted on two bearings 18 which are intended to collect the radial forces exerted on the shaft 6.

La roue 4 est montée par l'intermédiaire d'au moins une clavette 20 et d'un écrou 22 sur l'arbre 6. Le montage de l'arbre 6 et de la roue 4 est tel que la roue 4 peut se déplacer axialement avec l'arbre 6. The wheel 4 is mounted by means of at least one key 20 and a nut 22 on the shaft 6. The mounting of the shaft 6 and of the wheel 4 is such that the wheel 4 can move axially with the tree 6.

Le corps de pompe 2 est muni d'une entrée 24 par laquelle du liquide basse pression entre en direction axiale dans la pompe. Ce liquide passe alors dans la roue 4 entraînée par le moteur et sort radialement sous pression. L'entrée 24 est coaxiale avec l arbre 6. The pump body 2 is provided with an inlet 24 through which low pressure liquid enters in the axial direction into the pump. This liquid then passes through the wheel 4 driven by the motor and exits radially under pressure. The input 24 is coaxial with the shaft 6.

Par convention, dans la suite de la description, la face avant de la roue 4 et donc aussi de la pompe, correspond à la face se trouvant du côté de l'entrée 24 tandis que la face arrière de la roue 4 et donc de la pompe, se trouve à l'opposé, c'est à dire du côté du moteur. By convention, in the following description, the front face of the impeller 4 and therefore also of the pump, corresponds to the face located on the side of the inlet 24 while the rear face of the impeller 4 and therefore of the pump, is on the opposite side, i.e. on the motor side.

Des forces différentes s'exercent sur les faces avant et arrière de la roue 4. En effet, au niveau de l'entrée 24, sur la face avant, le liquide est à basse pression. Une fois qu'il est passé par la roue, ce liquide est sous une pression plus élevée. Cette naute pression se retrouve généralement, si l'on considère une roue sans dispositif d'équilibrage, sur toute la face arrière de la roue 4 et sur une partie seulement de la tacle avant. De ce fait, un déséquilibre existe et une force résultante axiale généralement dirigée généralement vers l'entrée 24 s'exerce sur la roue 4. Different forces are exerted on the front and rear faces of the wheel 4. Indeed, at the level of the inlet 24, on the front face, the liquid is at low pressure. Once it has passed through the wheel, this liquid is under higher pressure. This heavy pressure is generally found, if we consider a wheel without a balancing device, on the entire rear face of the wheel 4 and on only part of the front tackle. As a result, an imbalance exists and a resultant axial force generally directed generally towards the inlet 24 is exerted on the wheel 4.

Un dispositif d'équilibrage des poussées axiales est alors prévu et il se trouve sur la face arrière de la roue 4. A device for balancing the axial thrusts is then provided and it is located on the rear face of the wheel 4.

Le dispositif comporte un labyrinthe 26 et un passage 28 de liquide basse pression. Le labyrinthe 26 est destiné à limiter l'arrivée de liquide saute pression à l'arrière de la roue 4 tandis que le passage 28 est destiné à faire passer du liquide basse pression directement de l'avant de la roue vers l'arrière sans être "centrifugé" par la roue 4. The device comprises a labyrinth 26 and a passage 28 for low pressure liquid. The labyrinth 26 is intended to limit the arrival of liquid pressure relief at the rear of the wheel 4 while the passage 28 is intended to pass low pressure liquid directly from the front of the wheel to the rear without being "centrifuged" by the wheel 4.

Le passage 28 de liquide basse pression est réalisé au plus près de l'axe 30 de la pompe. Ce passage 28 est réalisé grâce à des perçages 32 réalisés parallèlement à l'axe 30 dans la roue 4. Il est prolongé vers l'arrière par une bague 34 dans laquelle sont réalisés des perçages 36 correspondant aux perçages 32 de la roue. The passage 28 of low pressure liquid is produced as close as possible to the axis 30 of the pump. This passage 28 is achieved by holes 32 made parallel to the axis 30 in the wheel 4. It is extended rearward by a ring 34 in which holes 36 are made corresponding to the holes 32 of the wheel.

La face arrière de la bague 34 fait face à une paroi fixe du fond de corps 3. Le montage de l'arbre 6 et de la roue 4 est tel que, dans son déplacement axial, la roue 4 entraîne la bague 34 qui peut alors venir en butée contre le fond de corps 3. Une garniture annulaire 38 réalisée en graphite est fixée sur le fond de corps 3 au niveau de la zone de contact possible. Lorsque la bague 34 vient au contact de la garniture 38, le passage du liquide basse pression est obstrué. La rotation de la roue 4 n'est que peu perturbé car le coefficient de frottement de l'acier constituant la roue 4 sur le graphite est très bon. Toutefois, en fonctionnement, il n'y a pas de contact. The rear face of the ring 34 faces a fixed wall of the body bottom 3. The mounting of the shaft 6 and of the wheel 4 is such that, in its axial displacement, the wheel 4 drives the ring 34 which can then come into abutment against the body bottom 3. An annular lining 38 made of graphite is fixed to the body bottom 3 at the level of the possible contact area. When the ring 34 comes into contact with the lining 38, the passage of the low pressure liquid is obstructed. The rotation of the wheel 4 is only slightly disturbed because the coefficient of friction of the steel constituting the wheel 4 on the graphite is very good. However, in operation, there is no contact.

Le labyrinthe 26 est réalisé sur la face arrière de la roue 4, à proximité de la périphérie de celle-ci. Il présente une portion 40 s'étendant radialement placée entre deux portions 42,44 s'étendant axialement. Du liquide sous pression passant d'une position radiale extérieure, c'est à dire éloignée de l'axe 30 de la pompe, vers une position radiale intérieure, c'est à dire rapprochée de cet axe 30, en empruntant le labyrinthe 26 se déplace tout d'abord dans une direction radiale vers l'intérieur, puis dans une direction axiale vers l'arrière, puis dans une direction radiale vers l'extérieur, puis dans une direction axiale vers l'arrière et enfin de nouveau en direction radiale vers l'intérieur. The labyrinth 26 is produced on the rear face of the wheel 4, near the periphery thereof. It has a portion 40 extending radially, placed between two portions 42, 44 extending axially. Liquid under pressure passing from an external radial position, that is to say distant from the axis 30 of the pump, towards an internal radial position, that is to say close to this axis 30, by borrowing the labyrinth 26 first moves in a radial direction inwards, then in an axial direction backwards, then in a radial direction outwards, then in an axial direction backwards and finally again in a radial direction towards the inside.

Le liquide décrit un parcours en forme sensiblement de S.The liquid describes a path in a substantially S shape.

On trouve dans ce cheminement un tronçon dans lequel le liquide se déplace dans la même direction mais dans le sens opposé de son déplacement global.There is a section in this path in which the liquid moves in the same direction but in the opposite direction of its overall movement.

Le labyrinthe 26 est réalisé en plaçant une pièce annulaire sur la roue 4 et une pièce annulaire sur la paroi fixe du corps de pompe 2. The labyrinth 26 is produced by placing an annular part on the impeller 4 and an annular part on the fixed wall of the pump body 2.

Une bague 46 fait saillie sur 1a face arrière de la roue 4. Sur cette bague 46 est monté, à l'aide de vis 48, un anneau 50 qui dépasse radialement vers l'extérieur de la bague 46. On retrouve sur la face arrière de la roue une pièce annulaire dont la section présente une forme de
L renversé.A ring 46 projects from the rear face of the wheel 4. On this ring 46 is mounted, using screws 48, a ring 50 which protrudes radially outward from the ring 46. Found on the rear face of the wheel an annular part whose section has a shape of
L overturned.

Face à cet élément annulaire mobile, se trouve, fixé sur le fond de corps 3, un élément fixe annulaire 52. Opposite this movable annular element, there is, fixed to the body bottom 3, an annular fixed element 52.

Il présente une section rappelant une marche d'escalier.It presents a section recalling a staircase step.

On y trouve un épaulement extérieur 54 et un épaulement intérieur 56. Les deux épaulements 54 et 56 sont décalés axialement, l'épaulement extérieur 54 se trouvant à l'arrière et l'épaulement intérieur 56 vers la roue 4. La fixation de l'élément fixe annulaire 52 se fait à l'aide de vis 58 venant se placer au niveau de l'épaulement extérieur 54.There is an outer shoulder 54 and an inner shoulder 56. The two shoulders 54 and 56 are axially offset, the outer shoulder 54 being at the rear and the inner shoulder 56 towards the wheel 4. The attachment of the annular fixed element 52 is made using screws 58 which are placed at the level of the outer shoulder 54.

Pour former le labyrinthe 26, l'anneau 50 vient prendre place au niveau de l'épaulement intérieur 56. Une garniture 60 de friction est fixée sur l'anneau 50 sur sa face s'étendant radialement face à l'élément annulaire fixe 52. De cette manière, le liquide sous pression se trouvant à la périphérie de la roue 4 et qui passe derrière la roue 4 doit emprunter un cheminement tel que décrit plus haut. To form the labyrinth 26, the ring 50 takes place at the level of the internal shoulder 56. A friction lining 60 is fixed on the ring 50 on its face extending radially opposite the fixed annular element 52. In this way, the pressurized liquid located at the periphery of the wheel 4 and which passes behind the wheel 4 must take a path as described above.

La roue 4 peut se déplacer axialement jusqu'à ce que la surface de friction de la garniture 60 vienne au contact de l'épaulement intérieur 56. Lcrsque ce contact est réalisé, le liquide sous haute pression ne peut plus passer de la périphérie de la roue 4 à l'arrière de celleci. The wheel 4 can move axially until the friction surface of the lining 60 comes into contact with the internal shoulder 56. When this contact is made, the liquid under high pressure can no longer pass from the periphery of the wheel 4 at the back of it.

Le fonctionnement du dispositif d'équilibrage décrit ci-dessus est alors le suivant. The operation of the balancing device described above is then as follows.

Lorsque la roue 4 est entraînée en rotation par le moteur, du liquide basse pression est aspiré par l'entrée 24 et du liquide haute pression est refoulé radialement. When the wheel 4 is rotated by the motor, low pressure liquid is sucked through the inlet 24 and high pressure liquid is discharged radially.

Du liquide basse pression passe par le passage 28 prévu dans la roue 4 et la bague 34 tandis que du liquide haute pression, attiré par la basse pression régnant au niveau de l'axe 30 de la pompe est attiré vers l'arrière de la roue 4 au travers du labyrinthe 26. Il s'établit alors à l'arrière de la roue une pression élevée à la périphérie et décroissante vers l'axe 30.Low pressure liquid passes through the passage 28 provided in the wheel 4 and the ring 34 while high pressure liquid, attracted by the low pressure prevailing at the axis 30 of the pump is attracted towards the rear of the wheel 4 through the labyrinth 26. There is then a high pressure at the periphery and decreasing towards the axis 30 at the rear of the wheel.

Lorsque le régime de la pompe change, des variations de pression surviennent. Supposons que la pression augmente sur la face avant de la roue 4. Cette dernière pouvant se déplacer axialement, elle se translate vers l'arrière. Le passage à travers le ~labyrinthe 26 est de ce fait facilité, l'anneau 50 s'éloignant de l'épaulement intérieur 56. De plus, la bague 34 se rapproche de la paroi du fond de corps 3 et le passage du liquide basse pression vers l'arrière de la pompe est limité. Tout cela conduit à une augmentation de la pression moyenne à l'arrière de la roue, puisqu'à la fois plus de liquide sous pression y est admis et moins de liquide basse pression peut y accéder. On arrive de cette manière à équilibrer la force croissante qui s'exerce sur la face avant de la roue 4. When the pump speed changes, pressure variations occur. Suppose that the pressure increases on the front face of the wheel 4. Since the latter can move axially, it translates rearward. The passage through the ~ labyrinth 26 is thereby facilitated, the ring 50 moving away from the inner shoulder 56. In addition, the ring 34 approaches the wall of the body bottom 3 and the passage of the liquid low pressure towards the rear of the pump is limited. All this leads to an increase in the average pressure at the rear of the wheel, since both more liquid under pressure is admitted and less low-pressure liquid can access it. In this way, the increasing force exerted on the front face of the wheel 4 is balanced.

Dans le cas maintenant où la pression sur la face avant de la roue 4 diminue, la roue 4 se déplace vers l'avant. Le labyrinthe 26 tend à se fermer et le passage 28 de liquide basse pression à s'ouvrir. La pression qui s'établit derrière la roue 4 diminue. In the case now where the pressure on the front face of the wheel 4 decreases, the wheel 4 moves forward. The labyrinth 26 tends to close and the passage 28 of low pressure liquid to open. The pressure which builds up behind the wheel 4 decreases.

Dans les deux cas, comme montré ci-dessus, l'équilibre se réalise automatiquement. Même lorsque les garnitures 38 et 60 sont usées, l'équilibrage s'établit aussi efficacement qu'avec des garnitures neuves. Les garnitures servent uniquement à encaisser des variations brusques de régime de la pompe tout en évitant une usure de la pompe. En prévoyant à ces endroits une pièce d'usure à changer périodiquement, la durée de vie de la pompe est très sensiblement rallongée. In both cases, as shown above, the balance is achieved automatically. Even when the linings 38 and 60 are worn, balancing is established as effectively as with new linings. The seals are only used to absorb sudden variations in pump speed while avoiding wear on the pump. By providing a wear part to be changed periodically at these locations, the life of the pump is considerably extended.

La variante de réalisation représentée sur figure 3 reprend le même principe que celui décrit ci-dessus et le fonctionnement est tout à fait similaire. Il s'agit là de deux variantes de réalisation d'une forme préférée d'exécution de l'invention. The variant embodiment shown in Figure 3 uses the same principle as that described above and the operation is quite similar. These are two alternative embodiments of a preferred embodiment of the invention.

Dans cette variante de réalisation, on retrouve un élément annulaire mobile 62 semblable à l'élément annulaire fixe 52 de la figure 2. Cet élément 62 est fixé sur la face arrière de la roue à proximité de sa périphérie, de telle sorte que son épaulement intérieur 66 se trouve décalé axialement vers l'arrière par rapport à son épaulement extérieur 64 qui se trouve du côté de la roue 4. Des vis 68 assurent la fixatior de cet élément mobile annulaire 62 sur la roue 4. In this alternative embodiment, there is a movable annular element 62 similar to the fixed annular element 52 of FIG. 2. This element 62 is fixed on the rear face of the wheel near its periphery, so that its shoulder inside 66 is offset axially towards the rear with respect to its outside shoulder 64 which is located on the side of the wheel 4. Screws 68 ensure the fixing of this annular movable element 62 on the wheel 4.

Du côté du fond de corps 3, on retrouve une bague 72 qui forme une saillie annulaire vers l'avant. Des vis 74 permettent la fixation sur cette bague 72 d'un anneau 76 semblable à l'anneau 50 de la figure 2. Cet anneau 76 dépasse radialement de la bague 72 vers l'extérieur. On retrouve aussi une garniture 78 sur cet anneau 76. On the side of the body bottom 3, there is a ring 72 which forms an annular projection towards the front. Screws 74 allow the fixing on this ring 72 of a ring 76 similar to the ring 50 of FIG. 2. This ring 76 projects radially from the ring 72 towards the outside. There is also a lining 78 on this ring 76.

L'élément annulaire mobile 62 et l'anneau 76 fixe sont disposés de telle sorte que la face radiale arrière de l'anneau 76 se trouve face à l'épaulement intérieur 66. The movable annular element 62 and the fixed ring 76 are arranged so that the rear radial face of the ring 76 faces the internal shoulder 66.

On retrouve ainsi un labyrinthe dans lequel une portion de passage s'étendant radialement se trouve entre deux portions de passage s'étendant axialement. Dans cette portion de passage radiale, le liquide circule en sens opposé au sens de circulation global du liquide traversant le labyrinthe. We thus find a labyrinth in which a passage portion extending radially is between two passage portions extending axially. In this radial passage portion, the liquid circulates in the opposite direction to the overall direction of circulation of the liquid passing through the labyrinth.

Au niveau du passage 28 pour -e liquide basse pression, aucune modification n'est apportée dans la variante de la figure 3 par rapport à la variante de la figure 2. At the level of the passage 28 for the low pressure liquid, no modification is made in the variant of FIG. 3 compared to the variant of FIG. 2.

Cette variante de réalisation fonztionne également à la manière d'un tiroir qui, lorsqu'il ouvre un passage en ferme un autre. This variant also works in the manner of a drawer which, when it opens one passage closes another.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux deux formes d'exécution décrites c--dessus à titre d'exemple non limitatifs ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes dans le cadre défini par les revendications. It goes without saying that the invention is not limited to the two embodiments described above by way of nonlimiting example; on the contrary, it embraces all variants within the framework defined by the claims.

Ainsi par exemple, d'autres moyens peuvent être mis en oeuvre pour réaliser un labyinthe. On peut imaginer un labyrinthe dont une partie serait intégrée à la paroi du fond de corps ou bien encore à la roue. So for example, other means can be used to make a maze. One can imagine a labyrinth of which a part would be integrated into the wall of the bottom of the body or even into the wheel.

Le labyrinthe pourrait aussi se situer au niveau du passage du liquide basse pression. On aurait alors par exemple du côté de la périphérie de la roue une saillie fixe dans le fond de corps qui définirait un passage de largeur variable en fonction de la position axiale de la roue. The labyrinth could also be located at the level of the low pressure liquid passage. There would then be for example on the side of the periphery of the wheel a fixed projection in the body bottom which would define a passage of variable width as a function of the axial position of the wheel.

Pour le passage de liquide basse pression, la bague permettant de prolonger le passage de liquide peut être supprimée si la paroi du fond de corps présente une forme permettant de limiter le flux de liquide sensiblement lorsque la roue bouge axialement. For the passage of low pressure liquid, the ring making it possible to extend the passage of liquid can be eliminated if the wall of the body bottom has a shape making it possible to limit the flow of liquid substantially when the wheel moves axially.

Ce dispositif d'équilibrage permet aussi d'équilibrer les poussées axiales sur des pompes centrifuges d'un type différent de celle présentée cidessus. Cette hydraulique avec ce système d'équilibrage peut être entraînée par un moteur à cage d'écureuil classique et non chemisé. This balancing device also makes it possible to balance the axial thrusts on centrifugal pumps of a different type from that presented above. This hydraulics with this balancing system can be driven by a conventional squirrel cage motor and not jacketed.

Comme indiqué dans la descriptiori, les garnitures ne font pas partie intégrante de l'invention mais leur présence permet d'une part de limiter les frottements au coeur de la pompe grâce au bon coefficient de frottement qu'elles peuvent procurer et d'autre par- de limiter les frais de maintenance et d'entretien en CQ qu'il est plus facile de changer une garniture qu'une pièce usée. As indicated in the description, the linings are not an integral part of the invention but their presence makes it possible on the one hand to limit the friction at the heart of the pump thanks to the good coefficient of friction which they can provide and on the other hand by - limit maintenance and upkeep costs in QC that it is easier to change a packing than a worn part.

Claims

1. Device for balancing the axial thrust in a centrifugal pump comprising an axial inlet (24), a radial outlet and a roe (4) having a front face oriented towards the axial inlet (24), an opposite rear face at its front face and a passage (32) making it possible to connect the front face of the wheel (4) with its rear face,

means (26) being provided for limiting the passage of pressurized fluid towards the rear face of the wheel as a function of the axial position of the wheel,

characterized in that means (28) are also provided for limiting the passage of low pressure fluid passing through the wheel (4) as a function of the axial position of the wheel, and are arranged such that when the width of the passage (40) for the fluid under pressure towards the rear of the wheel increases the width of the passage (28) for the low pressure fluid decreases and conversely, the width of the passage (28) for the low pressure fluid decreases when the wheel (4 ) moves away from the entrance (24).

2. Balancing device according to claim 1, characterized in that the means <26) provided to limit the passage of pressurized fluid towards the rear face of the wheel (4) comprise a labyrinth (26) forcing the liquid under pressure moving from an outer radial position to an inner radial position to move first in an inner radial direction, then in an axial direction (42), then radial outward (40), then again in a axial direction (44) and in the same direction, and finally in an inward radial direction.

3. Balancing device according to claim 2, characterized in that the means (26) for limiting the passage of pressurized fluid towards the rear face of the wheel (4) comprise a ring (52) having an external shoulder (54 ) and an inner shoulder (56) offset axially so as to form a ring whose section is in the form of a stair step,

in that the outer shoulder (54) is offset opposite the wheel (4) and makes it possible to form a radially outer flange for fixing the ring (52) on a fixed wall facing the rear face of the wheel, and

in that a wall (50) integral with the wheel (4) faces the inner shoulder (56) of the ring.

4. Balancing device according to claim 2, characterized in that the means (26) for limiting the passage of pressurized fluid towards the rear face of the wheel comprise a ring (62) having an external shoulder (64) and a inner shoulder (66) offset axially so as to form a ring whose section is in the form of a stair step,

in that the outer shoulder (64) is offset towards the wheel (4) and makes it possible to form a radially outer flange for fixing the ring on the rear face of the wheel, and

in that a fixed wall faces the inner shoulder (56) of the ring.

5. Balancing device according to one of claims 2 to 4, characterized in that at the level of two substantially parallel walls extending substantially in a radial plane and facing each other, at least one of these walls is provided with a lining (60; 78) made of a wear material.

6. Balancing device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the means (28) for limiting the passage of low pressure fluid comprise a fixed wall facing the rear end of the passage bringing low fluid pressure towards the rear of the wheel.

7. Balancing device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a channel (36) extends the passage of low pressure fluid at the rear of the wheel.

8. Balancing device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a piece (38) made of a wear material is placed facing the rear outlet of the passage (28) for the low pressure fluid.

9. Balancing device according to claim 5 or 8, characterized in that the wear material used is graphite.