Brevet FR2004708A1 — publié le 19691128

La présente invention concerne un dispositif pour.compenser la poussée axiale s'exerçant sur le rotor de pompes centrifuges dont la chambre de pression est rendue étanche par rapport à la chambre d'aspiration par deux joints à fente constitués par des prolonge-5 ments ou talons annulaires coaxiaux prévus sur le rotor, d'une part, et sur le carter ou le couvercle de la pompe, d'autre part, la paroi postérieure du rotor présentant des orifices servant à égaliser la pression entre la chambre d'aspiration et la chambre délimitée par le rotor et le couvercle de la pompe. 10 Dans le cas des dispositifs connus destinés à compenser la poussée axiale s'exerçant sur les rotors de pompes centrifuges, les talons annulaires coaxiaux prévus sur le rotor, d'une part, et sur le carter ou sur le couvercle de la pompe, d'autre part, pour constituer les joints à fente ont mêmes dimensions ou au moins approxi-15 mativement mêmes dimensions. De faibles différences de diamètre de ces joints servent à éliminer la poussée axiale dans une gamme de caractéristiques déterminée. Get agencement présente un inconvénient lorsque des pompes équipées d'un rotor et d'un carter ou boisseau de dimensions dif-20 férentes, ayant par conséquent des puissances différentes tant au point de vue de la hauteur d'élévation que du débit, doivent être réunies à des paliers d'une seule et même taille. Dans les dispositifs connus servant à compenser la poussée axiale, il est dans ce cas nécessaire de prévoir, sur la face postérieure du rotor, un 25 joint à fente de diamètre sensiblement égal à celui qui se trouve du côté de la face d'entrée du rotor. A cet effet, il est nécessaire d'utiliser, pour chaque dimension de rotor et de carter, un couvercle de pompe spécial, ayant le même diamètre de joint à fente que le rotor correspondant. Ceci complique beaucoup la construction 30 d'une série de pompes dont les pompes individuelles présentent les mêmes caractéristiques constructives, mais ont des dimensions différentes. Le but de l'invention est d'améliorer le dispositif destiné à compenser la poussée axiale pour les séries de pompes de ce type, 35 de telle sorte que des rotors et des carters à volute de dimensions différentes puissent être reliés à des couvercles de pompes de mêmes dimensions et de même type. La solution de ce problème consiste à donner au joint à fente constitué par les talons annulaires du couvercle de la pompe et de la face postérieure du rotor un diamè-40 tre nettement plus grand que celui du second joint à fente, qui 69 04874 2 2004708 est constitué par les talons annulaires prévus sur le carter de la pompe et star la face antérieure du rotor. Lors qu'en outre les orifices prévus dans la paroi postérieure du rotor sont constitués par des alésages à étranglement produisant une chute ou un gradient 5. de pression entre la chambre d'aspiration et la chambre délimitée par le rotor et le couvercle de la pompe, il est possible, dans le cas de rotors et de carters de dimensions différentes, mais de couvercles de pompes de môme type, de compenser la poussée axiale hydraulique s'exerçant sur le rotor. Il est par conséquent possible, 10 dans une série de pompes, d'utiliser pour des dimensions de rotors et de carters différentes un seul et même bloc-palier, constitué par le support de palier, l'arbre de la pompe avec son joint et le couvercle de la .pompe. Ceci présente des avantages particuliers pour l'exécution du palier, ainsi que dans le cas de réparations 15 éventuellement nécessaires. Le dessin schématique annexé montre, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles de l'objet de l'invention. La fig» 1 est une vue en coupe longitudinale d'une pompe cen-20 trifuge comportant un dispositif compensant la poussée axiale s'exerçant sur le rotor, suivant l'invention. Les fig. 2 à 4 montrent la manière selon laquelle des rotors et des carters en volute de dimensions différentes peuvent être montés dans desyblocs-paliers £e mêmes dimensions, 25 Gomme visible sur la fig. 1, le rotor 4 est monté dans le carter de pompe 1, qui présente une tubulure d'aspiration 2 et une tubulure de refoulement 3. Ce rotor est fixé sur un arbre 5 qui traverse le couvercle 6 de la pompe. La bride 7 du support de palier (non représenté), dans lequel est,monté l'arbre 5, est 30 vissée sur le carter 1 avec le couvercle 6 de la pompe. Le joint de l'arbre, constitué par une garniture molle 8- et une bague de presse-étoupe 9 montés dans le couvercle; 6- de la pompe, assure l'étanchéité de l'intérieur de la pompe. Le carter de la pompe présente un prolongement ou talon annulaire. 10. formant, avec tin 35 talon identique 11 prévu sur le rotor 4» une fente annulaire 12 qui agit à la manière d'un joint intersticiel ou-à fente. Un talon annulaire 13 prévu sur-le couvercle 6, de la pompe forme, avec un talon annulaire 14 prévu sur la face postérieure du rotor 4» la fente annulaire 15, qui constitue un joint à fente. L'alésage 40 16 prévu sur la face postérieure du rotor 4 fait communiquer 69 04874 3 2004708 l'espace 17 délimité par le couvercle 6 de la pompe et par le rotor 4 avec la chambre d'aspiration 18. On peut partir du principe que les faces opposées du rotor, déterminées par les diamètres D^ et d, d'une part, et et D, 5 d'autre part, sont soumises à la même pression, à savoir à la pression régnant dans la chambre 19® Etant donné que la surface annulaire déterminée par les diamètres et d a une plus grande superficie que celle qui est déterminée par les diamètres DT et D, * * le rotor 4 est soumis a une poussee axiale qui agit en direction 10 du couvercle 6 de la pompe. Cette poussée axiale est compensée par une pression qui s'établit dans la chambre 17 lorsque le courant de liquide pénétrant dans cette chambre par la fente annulaire 15 est freiné par l'alésage à étranglement 16. Cet alésage à étranglement 16 et la fente annulaire 15 sont calculés de façon 15 à satisfaire à l'équation ci-après ï- d2. ?1 + (Dj.2 - d2) p2 - (E^2 - D2) p2 - (D2 - dw2) p3 = 0 dans laquelle : Pj = pression moyenne régnant dans la chambre d'aspiration 18, 20 P2 = Pression moyenne régnant dans la chambre 19» Pj = pression moyenne régnant dans la chambre 17, d = diamètre de la fente annulaire 12, D = diamètre de la fente annulaire 15* dv - iiamètTe ie l'arbre 5, 25 = diamètre du rotor 4. lorsque cette condition est remplie, les forces axiales agissant sur le rotor sont en équilibre. Les modes de réalisation représentés sur les fig. 2 à 4 correspondent sensiblement à celui visible sur la fig. 1. La bride du 30 support de palier, désignée par 7 sur la fig. 1, n'est pas représentée sur les fig. 2 à 4. Cette bride, de même que le couvercle 6 de la pompe et l'arbre à'entraînement 5, y compris la fixation du rotor et la garniture 8 ont mêmes dimensions pour tous les types représentés. Seuls les rotors et les carters à volute eorrespon-35 dants ont des dimensions différentes et fournissent ainsi des puissances différentes. On a représenté sur la fig. 2 le rotor et le carter en volute de dimensions maximales pouvant être adoptés pour un support de palier et un couvercle de pompe de dimensions données. Dans ce cas, 40 le diamètre d de la fente annulaire 22 situé entre le boisseau 69 04874 4 2004708 21 et le rotor 24 est égal au diamètre D de la fente annulaire 15 ménagée entre le rotor 24 et le couvercle 6 de la pompe» Le rotor 24 est alors équilibré à l'intérieur du carter 21 en ce qui concerne la poussée axiale lorsque, ainsi qu'il est connu, 5 la chambre 27 délimitée par le couvercle 6 de la pompé et par la paroi postérieure du rotor 24 est déchargée de la pression par ion alésage 26 largement, calculé, et qu'il ne peut par conséquent pas s'établir de pression dans la chambre 27. Le support de palier (non représenté sur la fig. 3) ainsi que 10 le couvercle 6 de la pompe et 1 'arbre d'entraînement 5 sont destinés à la réception d'un rotor 34 plus petit et d'un carter 31 également plus petit, associé à ce rotor. Le diamètre ^u rotor 34 est nettement inférieur à celui£u rotor 24 représenté sur la fig.2, qui est désigné par . Le carter à volute 31 est 15 également plus petit, de manière à correspondre au diamètre du rotor. La surface annulaire délimitée par les diamètres et D est inférieure à celle délimitée par les diamètres et . La poussée axiale qui en résulte est compensée par la pression qui s'établit dans la chambre 37 et dont la valeur est déterminée par 20 l'alésage à étranglement 36. Le rotor 44 représenté sur la fig. 4 a un diamètre extérieur qui est également inférieur à celui du rotor 34 représenté sur la fig. 3. Le diamètre D de la fente annulaire 15 est le même que sur les fig. 2 et 3. Le diamètre d2 de la fente annulaire 25 42 ménagée entre le carter 41 de la pompe et le rotor 44 est inférieur à celui représenté sur les fig. 2 et 3. Un alésage à étranglement 46 de dimensions convenables, pratiqué dans la paroi postérieure du rotor 44, établit dans la chambre 47 une pression qui équilibre les forces axiales agissant sur le rotor. 30 Sans sortir du cadre de l'invention, la bride 7 d'un support de palier (non représenté) peut former par exemple la bride d'une lanterne intermédiaire montée entre la pompe et un moteur électrique, l'arbre du moteur constituant en même temps l'arbre de la pompe. 35 Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écar ter de l'inventionr dans le domaine des équivalences techniques. 69 04874 5 2004708 REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour compenser la poussée axiale s'exerçant sur le rotor de pompes centrifuges dont la chambre de pression est rendue étanche par rapport à la chambre d'aspiration par deux joints 5 à fente constitués par des talons annulaires coaxiaux prévus sur le rotor, d'une part, et sur le carter ou sur le couvercle de la pompe, d'autre part, la paroi postérieure du rotor présentant des orifices servant à équilibrer la pression entre la chambre d'aspiration et la chambre délimitée par le rotor et par le couvercle de 10 la pompe, caractérisé en ce que le diamètre du joint à fente (15) formé par des talons annulaires (13,14) prévus sur le couvercle (6) de la pompe et sur la face postérieure du rotor (4,24,34,44) est nettement supérieur à celui du second joint à fente (12,32,42) délimité par des talons annulaires (10,30,40,11) prévus sur le 15 carter de la pompe (1,31,41) et sur la face antérieure du rotor (4,34,44). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices (16,36,46) ménagés dans la paroi postérieure du rotor (4,34,44) sont constitués par des alésages d'étranglement 20 produisant une chute de pression entre la chambre d'aspiration (18, 38,48) et la chambre (17,37,47) délimitée par le rotor (4,34, 44) et le couvercle (6) de la pompe.