Brevet FR2008705A1 — publié le 19700123

01SÔ2 2008705 La présente invention concerne essentiellement les pompes, compresseurs ou analogues et plus particulièrement-l'amélioration des moyens intérieurs de raccordement jpour la circulation du liquide d'étanchéification» 5 Le dispositif décrit ci-après concerne essentiellement le type de pompe faisant l'objet du brevet américain N° 2 195 174 qui fut délivré le 26 Mars 1940 à I. C. JENNINGS, ainsi que le brevet américain N° 2 195 375 qui fut délivré le 26 Mars 1940 à H.E. ADAMS. La construction et le mode opératoire de ces pompes 10 sont bien connus dans l'art et ne feront pas l'objet d'une nouvelle description. Il existe plusieurs différences structurelles dans la présente invention qui apportent une amélioration des caractéristiques opératoires. Sur les pompes connues par exemple, on utilise la pression du liquide dans le lobe pour rendre les surfaœs 15 étanches avec tin liquide à une pression supérieure à la pression de refoulement. La présente invention ne fait pas spécifiquement appel pour l'étanchéité à l'intérieur du dispositif à la pression existant dans les chambres d'étanchéité , celle-ci étant supérieure à la pression de refoulement. 20 la présente invention a pour but de fournir une pompe ou un compresseur sur lequel lé rotor donne une pression spécifique. Un autre objet de la présente invention est de fournir une pompe ou un compresseur sur lequel on peut pratiquement contrôler et restreindre les fuites intérieures du gaz. 25 La présente invention a en outre pour objet de fournir une pompe ou un compresseur sur lequel on peut ajouter ou enlever des quantités déterminées d'eau ou de liquide. La présente invention a en outre pour but de fournir une pompe ou un compresseur sur lequel la pression spécifique fourni*» 50 par le rotor est fonction des vitesses de rotation, des différences de pression, de la pression dans le lobe et de la. disposition de l'angle des passages intérieurs, cet angle étant prédéterminé. La présente invention a également pour objet de fournir une pompe ou un compresseur sur Jqquel la poussée axiale du rotor est 35 limitée par une compensation de pression réalisée indépendamment des tolérances dçfconstruction de la pompe. TJn autre objet de la présente invention est de fournir une pompe et un compresseur sur lequel le flux du liquide provenant du rotor s'écoule par des passages intérieurs prédéterminés vers des 40 points déterminés dans le dispositif permettant de cette façon 69 01562 2008705 d'améliorer les caractéristiques de rendement. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques et avantages, de celle-ci apparaîtront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins 5 schématiques, annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une. coupe verticale illustrant un mode de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale selon la ligne II-II 10 de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2 représentant le rotor et les chambres selon la présente invention;et - la figure 4 est une vue eh coupe verticale partielle d'un 15 autre mode de réalisation de la présente invention. Contrairement aux efforts de l'art antérieur visant à résoudre les problèmes inhérents aux pompes et compresseurs connus, la présente invention prévoit et fournit plus précisément pour le positionnement sélectif en disposant des passages de liaison 20 périphérique et angulaire entre les chambres de balayage et les chambres arrières de telle manière que las rotois fournissent une pression spécifique prédéterminée. Le dispositif"de la présente invention se caractérise en ce que le liquidé dans les chambres est exempt d'air. Les passages faisant l'objet de la présente 25 invention sont dimensionnés de telle manière que les tolérances de construction et d'assemblage et l'usure, notamment sur les diamètres du rotor n'influent pas sur là pression du liquide et dans les chambres d'étanchéification. Pris en référence les dessins annexés représentent une pompe 30 10 constituée par un carter principal 12 et un carter auxiliaire 14 qui sont fixement reliés l'un à l'autre au moyen de boulore 16. Une variante de la présente invention prévoit des entretoises 18 entre les brides de raccordement des carters 12 et 14 pour détermina? la largeur exacte des lobes de la pompe. Grâce à l'emploi d'entretot-35 seâ et de calesla pompe fournit une capacité maximum avec la puissance disponible. Le fait de pouvoir utiliser un jeu de pièces détachées permet de réaliser des économies dans l'étude et de varier la largeur du lobe par un choix approprié' des entretoises. Le carter 14 comporte un orifice d'admission 20, un orifice 40 de refoulement 22 et un orifice d'admission 24 pour le liquide 69 01562 2008705 d'étanchéité. L'orifice de refoulement 22 communique directement avec une chambre de refoulement 26 et l'orifice d'admission du liquide d'étanchéité communique directement avec les chambres ou lobe 66 du rotor au moyen du passage 28. Le carter 14 comprend en 5 outre un moyeu conique 30 et un épaulement intérieur 32. Le carter 12 comprend un moyen 40 dans lequel un arbre d'entraînement 42 est logé de manière mobile, des joints d'étanchéité 44 étant disposés sur l'arbre 42 entre le moyeu intermédiaire 40 et le côté gauche du rotor 50 (figure 2). Le rotor 50 est fixé sur l'arbre 42 au 10 moyen d'une clavette 52 et d'un écrou 54» A la place de l'écrou 54 on pourrait utiliser une vis à chapeau ou tout autre moyen de fixation approprié. Le rotor 50 est muni d'un moyeu 56 qui est espacé du moyeu 30 du carter 14, leur intervalle déterminant la chambre 58. Le 15 rotor comporte également deux surfaces 60 et 62. Leur diamètre extérieur et intérieur coulisse sur le moyeu 30 et l'épaulement intérieur 32. Ainsi qu'il ressort de la figure 3 le rotor comporte plusieurs ailettes radiales 64 disposées obliquement-qui délimitent conjointement avec une partie du carter 12 les aubes 65 et lobe 20 66. Il y a également un orifice d'admission 70 et un orifice d'échappement 68. Ainsi qu'il ressort de la figure 2 l'espace délimité par la paroi 60 et le carter 14 forme une chambre 72 et l'espace délimité par la paroi 62 et le carter 12 constitue une seconde chambre 74. Les chambres 72 et 74 étant annulaires le 25 liquide y pénétrant par les passages est réparti uniformément et régulièrement. Le passage 76 relie directement la chambre de refoulement 26 et la chambre 72 tandis que le passage 68 communique avec la chambre 72 et le lobe 66. L'agent peut s'écouler selon les condi-30 tions de travail du lobe 66 à travers le passage 78 et vice versa, puis de là il pénètre dans une partie de la chambre 72 attenante aux ouvertures du passage 78 pour se répartir finalement dans l'espace annulaire délimité par celle-ci. Le passage 80 relie le lobe 66 avec la chambre annulaire 74. 35 Bans ce cas le liquide s'écoule du lobe 66 à travers le passage 80 dans la chambre 74 et de là dans l'eqpace atteant au ressort qui est relié au joint d'étanchéité 44 où la pression est plus élevée que la pression atmosphérique ou comme il convient le mieux pour déterminer la compensation de la poussée axiale de cette 40 situation particulière. Il existe ainsi une pression effective qui 69 Ô1562 2008705 assure une lubrification convenable du joint mécanique ou du presse étoupe de la pompe. Le liquide peut également s1écouler de la chambre 74 à travers le passage 80 vers le lobe 66. Le joint 44 est ainsi lubrifié par le liquide provenant de la chambre 74. En 5 outre le moyeu 56 comporte me ouverture 82 qui relie directement la chambre 74 à la chambre 58. Le liquide s'écoule de la chambre 58 à travers la paroi 59 et pénètre dans le lobe 66 et empêche de cette façon le gaz de passer à travers la paroi 59» Cette nouvelle caractéristique d'étanchéification n'était pas connue en soi dans 10 1 ' art antérieur. Sx choisissant minutieusement 1'amplacement angulaire et périphérique des passages 78 et 80 entre le lobe 66 et les chambres frontales 72 et 74 une pression spécifique est obtenue dans les chambres indépendamment des tolérances de la pompe. La pression 15 dans les chambres du rotor est également déterminée indépendamment des tolérances de la pompe grâce à la liaison de l'extrémité du moyeu 56 avec les chambres 72 et 74 réalisées par • l'ouverture 82. Les passages 78, 80 et 82 assurent un débit de liquide exempt d'air vers les chambres 72, 74 et 58 à la meilleure pression 20 possible permettant de limiter au minimum les pertes intérieures du liquide entre les sections de refoulement et d'admission de la pompe. En établissant la meilleure pression de barrage possible avec le liquide les fuites intérieures de l'air sont limitées au minimum, car cela équivaudrait à une circulation avec perte de 25 capacité et de puissance, notamment sur le diamètre intérieur du rotor et dans les chambres 72 et 58. La poussée axiale est limitée par compensation de la pression sur toutes les surfaces au moyen d'une pressurisation directe indépendamment des tolérances de la pompe. Pour ce faire la 50 pression dans les chambres 72, 74 et 58 est uniforme. De même les amplacement s des passages 78 et 80 sont prédéterminés en vue d'obtenir une pression spécifique prédéterminée. Le taux de capacité maximum de haute pression est obtenu par un débit exempt de gaz vers la chambre 26 à travers le passage 35 76. La chambre 26 et le passage 76 sont disposés derrière le refoulement d'air et de liquide du passage 22. De ce fait l'afflux de liquide est limité dans le passage 76. Ainsi qu'il ressort de la figure 3 la ligne médiane du creux est orientée dans le direction des aiguilles d'une montre marquant une heure trente par 40 rapport au passage de refoulement qui est approximativement 69 01562 .2008705 oriènté dans la direction des aiguilles d'une montre marquant trois heures, la chambre collectrice du liquide 26 se trouve dans ■une position avale par rapport au débit violent/air - eau de l'orifiœ de refoulement alors que le flux s'écoule en direction du tuyau 5 de refoulement. En alimentant les chambres 72 et 74 avec un liquide exempt d'air et en refroidissant et lubrifiant continuellement le joint de l'arbre au moyen du liquide qui s'écoule par le passage 80 vers la chambre 74 et par le passage 82 vers la chambre 58 à travers la 10 cloison 59 vers les ailettes 64 du rotor on assure au joint de l'arbre un longévité maximum. lorsque la présente invention s'applique aux pompes à vide et compresseurs de haute pression, on obtient la capacité maximum à une pression élevée par la mise en circulation additionnelle d'une 15 quantité de liquide du refoulement de la pompe à travers le passage 76 vers la chambre 72. Pour déterminer la pression lors de la mise en circulation on peut modifier l'emplacement déterminé des passages 78 et 80. Sur une pompeà vide ou compresseur dè haute pression muni d'orifices étroits, la puissance minimale et la 20 capacité maximale à un faible taux de pression avec un débit normal de l'agent d'étanchéification sont obtenus par une pression dans la chambre 72 variant avec le taux de pression qui provoque l'évacuation de l'excès de liquide d'étanchéification vers le refoulement 22 par le passage 76. Selon la présente invention les passages 25 78 et 80 seront disposés par rapport aux chambres 66 de telle manière que la pression existant dans la chambre 72 dépassera la pression de refoulement lorsque le taux de pression sera faible et sera inférieure à la pression de refoulement lorsque le taux de pression sera élevé. En outre une soupape de retenue pourra être 30 installée sur le circuit pour orienter le flux dans la direction désirée. Il jyk lieu de signaler que ce dispositif donne les résultats escomptés permettant de contrôler la circulation des quantités d'eau à travers le passage 76 grâce au maintien de la pression 35 différentielle indépendamment des tolérances de la pompe. Ainsi iia pression dans la chambre 72 qui est déterminée par la pression dans le lobe n'est pas influencée par les variations de la tolérance des fuites. En conséquence la pression différentielle dans le passage 76 et la vitesse du flux demeure essentiellement constante. 40 Sur les dispositifs dans l'art antérieur des variations de la 69 01562 2008705 pression dans la chambre 72 en raison des variations de tolérance provoquent une augmentation du taux d'étanchéité dans la chambre 72 à un moment où la pompe n'était pas capable d'en venir à bout et vice versa. Ce dispositif améliore donc l'étanchéification intérieure 5 du liquide et réduit les fuites de gaz internes et la circulation excessive du liquide d1étanchéification. Il en résulte une amélioration dans le rendement, la circulation et la stabilité de la pompe même en cas de variation inhabituelle des jeux intérieurs découlant d'une tolérance d'usinage et d'assemblage. 10 La figure 4 représente une autre mode de réalisation de la présente invention, à savoir un dispositif rotatif à lobe circulaire tel qu'une pompe ou un compresseur. Le modèle représenté sur la figure 4 est une pompe à vide similaire à la pompe à double lobe représentée sur la figure 2 màs avec la différence que le liquide 15 d'étanchéification pénètre dans le milieu du carter 14' par le passage 22' contre la pression existant dans la chambre 58' plutôt que par le passage 28 et l'orifice d'admission 70 comme indiqué sur la figure 2. Les éléments de l'invention indiqués sur la figure 4 portent des références numériques avec primes de sorte que les 20 numéros de base correspondent quant à leur fonction et à leur utilité aux éléments de l'invention indiqués sur la figure 2 et décrits ci-dessus. La réalisation du lobe circulaire diffère dans sa structure, mais il entre dans le cadre de la présente invention que les propriétés du liquide d1étanchéification sont analogues à 25 celles décrites pour une pompe à lobe circulaire ou un compresseur. Ainsi le liquide passe du lobe 66' à travers le passage 80' dans la chambre 74' et de là dans l'espace entourant le joint mécanique 44' monté sur l'arbre 42*. Puis le liquide s'écoule à travers le passage 82' dans la zone désignée sous 58' de telle sorte que le 30 liquide s'écoule à travers la cloison 59' et de là retourne dans le lobe 66' tout en empêchant le gaz de passer à travers la cloison 591 par suite des différences de pression. De même le liquide s'écoule du rotor 66' à travers le passage 78' dans la chambre 72' et de là à travers le passage 761 dans le cas où. les différences 35 de pression favorisent son écoulement dans cette direction. Pourtant ces passages ont la même importance aussi bien pour la construction de la figure 2 que pour celle de la figure 4. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée ayx modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à 40 titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens 6'9 01562 20087C5 constituant des équrvd.ents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. 69 01562 8 2008705 REVENDICATIONS 1. - Sur un type de pompe utilisant un liquide, l'ensemble est constitué par un stator avec un orifice d'admission et un orifice d'échappement et un point de référence, un rotor est actionné à l'intérieur du stator muni de chambres en liaison avec le 5 stator et le liquide de pompage caractérisé en ce que lesdites chambres produisent une pression différentielle entre les zones d'admission et d'échappement de la pompe, des moyens destinés à resteindre le liquide pompé à l'intérieur d'un passage et des moyens disposés dans les angles et distants dudit point de référence pour 10 acheminer le liquide d'étanchéification dudit conduit vers des pointe de tolérance entre les zones d'admission et d'échappement situées à proximité immédiate de ladite chambre. 2. - Une pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits moyens d'acheminement sont constitués par des conduite 15 à l'intérieur du stator aboutissant aux pointe de tolérance entre le rotor et le stator à proximité desdites chambres et vers la zone d'admission. 3. - Une pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit stator comprend un carter excentrique, ledit rotor étant 20 muni de plusieurs ailettes. 4. Une pompe du type comportant un anneau, un carter un rotor étant monté à l'intérieur dudit carter caractérisé en ce qu'il comporte des orifices aboutissant sur les côtés dudit rotor et communiquant avec les orifices d'admission et d'échappement de ce 25 dernier un réservoir pour l'eau d'étanchéification disposé autour de chaque ouverture du carter des orifices d'admission et d'échappement intermédiaire permettant de réaliser une étanchéification entre les surfaces contiglies du rotor et les orifices du carter, et des moyens pour l'alimentation du liquide desdits points à 5) l'intérieur dudit carter vers des points prédéterminés adjacents audit rotor. 5. - Une pompe utilisant un liquide, caractérisée en ce qu'elle comporte un carter avec un lobe de pompage, une zone d'admission et une zone d'échappement, un rotor actionné dans ledit carter et 35 des moyens permettant de rendre la pompe étanche aux fuites entre les zones d'admission et d'échappement, des moyens permettant d'enlever une partie du liquide pompé d'un point dans le lobe du carter et de le renvoyer dans le circuit en dirigeant une partie 69 01562 2008705 de ce liquide sous pression vers un point de fuite dans le carter, et ce dans la direction opposée au flux du liquide. 6. - Une pompe du type utilisant un liquide comme agent, un stator avec un orifice, un rotor en liaison rapide avec ledit 5 orifice est dfeposé de manière mobile dans ledit stator caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens permettant d'introduire un liquide d'étanchéification sous pression à partir d'une source d'alimentation placée à l'extérieur vers des points de tolérance intérieurs entre l'orifice et le rotor, 1'étanchéification des 10 points de tolérance et ledit liquide n'étant pas influencée par les pressions intermédiaires à l'intérieur de la pompe. 7. - Le procédé d'étanchéification d'une pompe à rotor entre les zones d'admission et d'échappement caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantesîretrait d'une partie du liquide 15 d'un point prédéterminé dans le lobe de la pompe, déplacée angulairement par rapport à une partie déterminée de la pompe et remise en circulation de ce liquide qui est acheminé sous pression vers un point de fuite et dans le sens opposé au flux du liquide. 8. - Une pompe du type utilisant un liquide caractérisé 20 en ce qu'elle comprend un stator muni de passages pour l'admission du liquide d'étanchéification, un moyeu conique sur le stator, un rotor en liaison avec ledit moyeu, des moyens de communication entre lesdits passages et les points de toiérance entre ledit rotor et le moyeu et entre lesdits passages et les points de 25 tolérance situés sur le pourtour dùdit rotor, des moyens permettant l'introduction du liquide sous pression vers lesdits passages en vue de rendre les points de tolérance étanches entre ledit rotor et le stator et des moyens permettant d'introduire un liquide additionnel vers le côté admission de la ppmpe sous une pression 30 voisine de la pression d'admission dans le stator pour compenser les pertes du liquide pompé et abaisser les températures de fonctionnement de la pompe, lesdits moyens d'introduction ayant un déplacement angulaire par rapport à une partie déterminée de la pompe permettent d'obtenir une pression spécifique de ce liquide. 35 9. - Une pompe du type utilisant un liquide selon la revendication 5 caractérisée en ce que la pression est déterminée par la pression du lobe et non pas par les variations de tolérance. 10. - Une pompe du type utilisant un liquide selon la revendication 8 caractérisée en ce que ladite pompe comporte des 40 paliers et dans laquelle lesdits passages sont situés de façon 69 Ô1562 2008705 à produire une compasention importante de la poussée axiale permettant de prolonger au maximum la longévité des paliers de la pompe indépendamment des tolérances internes. 11. - Une pompe du type utilisant un liquide selon la 5 revendication 10 caractérisée en ce que ladite pompe comporte un joint mécanique, lesdits passages étant disposés de façon à maintenir la pression désirée et assurer une lubrification appropriée du joint mécanique indépendamment des variations de tolérance à l'intérieur de la pompe. 10 12. - Une pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un réservoir du liquide dans ledit passage d'échappement, lés chambres et les passages étant disposés à l'intérieur de la pompe de telle manière à établir une circulation additionnelle du liquide à partir de ce réservoir vers les 15 chambres intérieures et vice versa. 13. - Une pompe selon la revendication 12 caractérisée en ce que ledit réservoir est situé en aval du débit de refoulement gaz/liquide passant à travers ledit passage d'échappement. 14. Une pompe selon la revendication 5 caractérisée en 20 ce quëLle comprend en outre au moins une cale placée dans le lobe du carter pour le réglage du lobe dans le but de limiter la capacité de la pompe par rapport à un nombre de chevaux vapeurs donnés.