Brevet FR2064063A1 — publié le 19710716

L'invention concerne une pompe centrifuge verticale,telle que celle employée notamment pour pomper des métaux liquides, et notamment du mercure liquide dans le cas de l'électrolyse au chlore, cette pompe présentant la caractéristique de régler automatiquement le débit de refoulement en fonction du courant arrivant du c8té de l'aspiration. Dans le cas de telles pompes centrifuges il est nécessaire d'avoir un réglage du refoulement en fonction du débit de liquide qui arrive du côté de l'aspiration, pour éviter que la pompe centrifuge ne tourne à vide et ne s'endommage de ce fait en cas d'alimentation discontinue. Il est de plus nécessaire de réduire également le débit sortant de la pompe en cas de réduction du débit arrivant à la pompe du côté de l'aspiration, déterminé par une augmentation de la viscosité du produit pompé dans le cas de durées de circulation assez longues, dans le procédé mentionné L'adaptation de ce débit du côté de la pression a celui de la pompe du côté de l'aspiration doit s'effectuer autant que possible directement, et cela pour des durées assez longues. Il est connu, dans les installations dans lesquelles on utilise des pompes centrifuges verticales pour pomper du mercure, d'effectuer manuellement le réglage correspondant en fonction de la variation de l'alimentation. Oe réglage s'effectue par le laminage direct du débit de la pompe du côté refoulement dans la conduite dé refoulement à l'aide d'un tiroir et d'une soupape, ou en agissant directement ssur le courant pompé par une déviation reliant le refoulement à l'aspiration et par le laminage dans cette déviation. Dans ce cas, également, il est nécessaire d'avoir un organe de réglage (tiroir ou soupape). Il est de plus connu d'effectuer un réglage de ce type, non manuellemçnt mais à l'aide de dispositifs de commande qui sont actionnés en fonction du niveau du liquide du côté de l'aspiration. Le laminage lui-m8me peut Btre commandé dans ce cas électriquement ou pneumatiquement. Les dispositifs de réglage sont entraSnés électriquement ou pneumatiquement. Il y a lieu en outre de donner au récipient du côté de l'aspiration une très grande surface,de façon à amortir les variations dans ltalimentations gracie à lQaugmentation du volume du récipient situé du c6té de ''aspiration. es dispositifs de réglage connus présentent les inconvénients suivants Pour le réglage manuel il est nécessaire d'avoir du personnel,. et le réglage ne peut pas s'effectuer en continu en fonction du débit d'alimentationsmais il est nécessaire de l'effectuer dans certains intervalles. Il est nécessaire de monter des tiroirs dans la conduite de refoulement ou par exemple dans la conduite de déviation. Comme dans le cas présent il s'agit le plus souvent-de mercure, il est nécessaire de prendre des dispositions très particulières pour l'étancheité du passage de l'arbre de ces organes de réglage. De plus la sûreté de fonctionnement de installation est réduite du fait du montage d'un. organe supplémentaire. Ui autre point qui se répercute de façon défavorable sur le fonctionnement de l'installation est que le volume des conduites, qu'il faut maintenir aussi réduit que possible pour des conditions déterminées par l'installation, doit entre ainsi augment6. Si on effectue le réglage non manuellement mais automatiquement par lintermédiaire dgun dispositif de mesure, il est nécessaire d'avoir des installations supplémentaires pour l'alimentation en courant ou en air comprimé. De- plus, il faut protéger l'instrument de mesure contre les vapeurs corrosives qui règnent audessus du produit à pomper. Suivant une autre exigence en ce qui concerne la sécurité du fonctionnement de l'installation, et notamment dans le cas de l'électrolyse au chlore, il faut protéger les instruments de mesure aussi bien que les moteurs de commande pour les armatures de réglage. De plus dans le cas d'un réglage automatique, il faut considérer que la puissance nécessaire pour la commande des organes de régulation doit rester faible. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs de réglage connu5, d'augmenter l'efficacité de l'installation et de réduire les risques aussi bien en ce qui concerne les dangers d'explosion que la sécurité de fonctionnement. A cet effet, la présente invention concerne une pompe centrifuge verticalesà réglage automatique du débit de refoulement en fonction du niveau du liquide du côté de l'aspiration et ainsi en fonction de l'arrivée du produit à pomper du c8té de l'aspiration, pompe caractérisée en ce que le réglage s'effectue par l'accroissement ou la réduction des pertes hydrauliques internes. Cette augmentation ou réduction des pertes internes de la pompe s'effectue par un déplacement axial de la roue à aubes dans le boitier et par rapport au tube de guidage de iarbre,de façon à obtenir un recouvrement ou un dégagement différent de l'intervalle entre la roue à aubes et le boitier ou le tube de guidage de l'arbre. Ce déplacement axial s'obtient par la poussée ascensionnelle des parties tournantes de la pompe, immergées dans le liquide. On peut de plus augmenter cette poussée ascensionnelle par un flotteur, les dimensions du flotteur ainsi que du contre-poids présentant des possibilités de réglages correspondantes, de façon à l'adapter au poids spécifique du produit pompé. Des modes de réalisation de l'invention sont représentés, à titre d'exemples non limitatifs,sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 montre un mode de réalisation d'une pompe selon l'invention, - la figure 2 montre une variante de réalisation d'une pompe selon l'invention. Le liquide qui se trouve dans le tube 1 de guidage de 1 'arbre crée une force ascensionnelle qui agit sur les parties se trouvant en dessous du niveau 2 du liquide, à savoir l'arbre 3 (partiellement)9 la roue à aubes 4 et le flotteur 5 (partiellement). Si le niveau du liquide monte d'une certaine longueur dans le tube guide-arbre 1, la force ascensionnelle sur les éléments mentionnés augmente. L'arbre 3 ainsi que tous les éléments qui sont reliés à-cet arbre, à savoir la roue à aubes 4, le flotteur 5, les couronnes intérieures 6 et 7 des paliers à rouleaux, le rotor 8 du moteur, les aubes du ventilateur 9, se soulèvent dans la direction axiale. Du fait de ce déplacement axial de ltensemble du rotor, vers le latwt9 la roue à aubes 4 arrive dans une position optimale dans Be boiter 27. La sortie de la roue à aubes 11 est située exactement au centre de l'entrée de la spirale 12. la jonction de la roue à aubes 4 et du tube guide-arbre 1 à 11 endroit 13 est également optimale. Cela signifie nue les pertes à l'intérieur de la pompe sont minimales et que le débit de la pompe est maximal Ce déplacement axial de l'arbre D ainsi que de toutes les pièces solidaires de celui-ci, est limité vers le haut par la butée à billes 149 la couronne supérieure de cette butée à billes portant sur la bride 16 du moteur9 le boitier 17 du moteur9 et le tube guide-arbre 1, par l'intermédiaire du carter de palier 15. Dans ce cas, l'anneau limite 18 inférieur monté sur l'arbre 1 porte sur la bague inférieure de la butée à billes 14. itors de l'abaissement du niveau de liquide 2 dans le tube guide-arbre 1, en-dessous d'un certain niveau, la force ascensionnelle diminue. L'arbre 3 muni des éléments solidaires s'abaisse ainsi dans la direction axiale. Ce déplacement axial écarte la roue à aubes 4 vers le bas, ouvrant l'intervalle de laminage 13 constitué par le tube du guide-arbre 1 et la roue à aubes 4 alors que l'intervalle de laminage entre la roue à aubes 4 et le boitier 27 demeure efficace. Lintervalle de laminage 13 entre le tube guide-arbre 1 et la roue à aubes 4 perdant son efficacité, le liquide revient du cOté de l'aspiration de-la roue à aubes 4 au lieu de s 1écouler dans la double spirale 19. il y a de plus un décalage de la sortie 11 de la roue à aubes par rapport à l'entrée 12 des spirales, ce déplacement étant déterminé par-l'anneau limite supérieur 22 monté sur l'arbre 3, ce qui réduit de plus le débit de la pompe. De cette façon9 la pompe débite beaucoup moins de liquide que lorsqu'elle se trouve dans la position optimale dans laquelle la roue à aubes 4 est soulevée. Par le dimensionnement correspondant et le choix des perçages de décharge 20 dans la roue à aubes 4, on peut augmenter ou diminuer la force ascensionnel- le du liquide pompé.De cette façon on peut fixer la hauteur du niveau de liquide inférieur et supérieur dans le guide-arbre 1 . On peut également effectuer d'autres corrections du fait que le flotteur 5 peut etre fixé à diverses hauteurs sur l'arbre 3 grâce à la vis de réglage 21. L'invention se rapporte également au mode de réalisation représenté dans la figure 2, qui constitue une variante du mode de réalisation selon la figure 1. Dans ce cas, on a un montage séparé du moteur. Le fonctionnement de cette pompe est le meme que celui décrit ci-dessus. Les plateaux de palier 16 et 23 ainsi que le boitier 7 du moteur de la figure 1 sont remplacés par une boite de palier 24 représentée dans la figure 2, et le rotor 8 du moteurp le stator et le ventilateur 9 de la figure 1 sont supprimés. Dans cet cas on fixe un embrayage selon la figure 2 sur l'arbre 3. L'entrainement s'effectue à l'aide d'un moteur séparé dont un bout d'arbre 26 est visible dans la figure 2. Les avantages susceptibles dtre obtenus par le dispositif selon l'invention résident notamment dans le fait que l'utilisation de la force ascensionnelle du liquide dans le tube guide-arbre t permet d 'obtenir une régulation de la veine pompée, du côté du refoulement. On peut ainsi supprimer des armatures et des dispositifs de régulation supplémentaires pour maintenir constante la veine pompée du côté du refoulement. il n'est pas nécessaire de monter des éléments de mesure sensibles dans l'espace intérieur du tube guide-arbre 1. De plus, il n9y a pas de surfaces de glissement dans cet espace qui puissent éventuellement donner lieu à des pannes. Par le choix d'un nombre approprié de perçages de décharge 20 dans la roue à aubes 4 et-par le réglage du flotteur 5 grâce à la vis de réglage 21 sur l'arbre 3,0n peut utiliser une seule pompe pour maintenir constant le niveau du liquide, du coté de l'aspiration, à des hauteurs différentes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cicdessus décrits-et représentésR à partir desquels on pourra prévoir doautres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E-N D I C A-T I ON S I0 - Pompe centrifuge verticale, à réglage automatique du débit de refoulement en fonction du niveau du liquide du côté de l'aspiration et ainsi en fonction de l'arrivée du produit à pomper du côté de l'aspiration, pompe caractérisée en ce que le réglage s'effectue par l'accroissement ou la réduction des pertes hydrauliques internes- 20 ~ POmpe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'accroissement des pertes hydrauliques internes s'obtien;t par un déplacement axial de la roue à aubes par rapport au boitier et au tube de guidage de l'arbre. 30 - Pompe centrifuge selon les revendications 1 et 4 caractérisée en ce que la roue à aubes est montée avec un flotteur solidairement sur l'arbres 40 - Pompe centrifuge. selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'arbre coulisse axialement avec tous les éléments qui sont solidaires de cet arbre. 50 - POmpe centrifuge selon la revendication 4, caractérisée en ce que le mouvement axial de l'arbre est limité par une butée supérieure et une butée inférieure. 60 -. Pompe centrifuge selon la revendication 5, caractérisée en ce que les forces, créées lors de l'atteinte d'une position d'ettrémité pour le déplacement axial, sont trans- mises des pièces tournantes à des pièces fixes par l'intermédiaire d'une butée à billes. 70 - Pompe centrifuge selon les revendica-- tions i et 2, caractérisée en ce que l'intervalle de laminage entre la roue à aubes et le tube de guidage de l'arbre est plainement efficace lorsque le niveau du liquide du côté de l'aspiration est élevé. 80 - Pompe centrifuge selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la cotncidence entre la sortie de la roue à aubes et l'entrée des spirales est optimale dans le cas d'un niveau de liquide élevé--du côté de l'aspiration. 90 - Pompe centrifuge selon les revendications i et 2, caractérisée en ce que l'intervalle de laminage entre la roue à aubes et le tube de guidage de l'arbre est sans effet dans le cas d'un niveau de liquide bas du côté de l'aspira tion. 100 - Pompe centrifuge selon les revendica tions let 2, caractérisée en ce que le chemin de laminage entre le boîtier et la roue à aubes reste efficace, indépendamment du niveau du liquide du côté de l'aspiration- 11 - POmpe-centrifuge selon la revendication 4 caractérisée en ce que le déplacement de l'arbre par rapport aux pièces fixes peut être guidé dans les paliers. 120 - Pompe centrifuge selon la revendication 6, caractérisée en ce que la butée à billes pour la limitation du mouvement axial peut être montée aussi bien du côté de la pompe que du côté du faux-essieu. 130 - Pompe centrifuge selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rotor du moteur n'est pas monté sur 1 'arbre, le moteur étant remplacé par un carter de palier ayant les mimes fonctions en ce qui concerne le logement de paliers, la liaison avec le moteur s 'effectuant par un embrayage élastique.