Brevet FR2269649A1 — publié le 19751128

La présente invention concerne de façon générale les pompes centrifuges, et plus précisément les pompes centrifuges de Pitot. Une telle pompe comprend un carter wotatif,- un dispositif destiné à transmettre le fluide qui dalot être pompé au carter rotatif, un tube de Pitot fixé dans le carter et destiné à prélevér le fluide près de la périphérie du carter, avec un effet de refoulement, et un conduit d'évacuation ou de refoulement destiné à recevoir le fluide du tube de Pitot et coaxial au carter rotatif. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 776 655 décrit une pompe de ce type. Les pompes de Pitot sont utilisées à divers effets, notamment pour la transmission d'un fluide à pression élevée entrainant un moteur ou une pompe hydraulique. Les matières étrangères du fluide moteur destiné aux moteurs et aux pompes ydrauliques nuisent à la durée de l'appareil et provoquent parfois des détériorations importantes des joints,des orifices et analogues. Des exemples de matières étrangères sont des matières minérales présentes dans l'eau, des boues ou du sable présents dans l'eau et dans l'huile, et liteau présente dans l'huile.Il est très souhaitable quelles particules so- lides soient séparées du liquide et que les liquides relativement lourds tels que l'eau soient séparés des liquides rela vivement légers tels que l'huile L'invention concerne une pompe perfectionnée de Pitot comprenant un dispositif de séparation des matières lourdes du liquide pompé. La pompe de l'invention comprend un certain nombre d'orifices placés à la périphérie du carter rotatif, les matières lourdes étant séparées du liquide léger lors de la rotation du carter, les matières lourdes étant évacuées par les orifices. De préférence, ceux-ci constituent des buses placées en directioll sensiblement tangentielle par rapport au carter rotatif et ils évacuent la matière en sens opposé au sensde rotation de manière que les pertes de puissance au cours du fonctionnement de la pompe soient minimales. De préférence, un filtre ou un dispositif de tamisage est incorporé au carter en amont des orifices de manière que les grosses particules provenant de ceux-ci soient arrêtées.Un passage annulaire peut autre placé dans le carter de manière qu'il constitue une sorte de distributeur alimentant les orifices, plusieurs passages de tamisage assurant la communication entre l'intérieur du carter et le passage annulaire, ces passages assurant le tamisage. Les dimensions relatives des orifices et des passages de tamisage peuvent être choisies de manière que la perte de charge au niveau des orifices de tamisage soit faible par rapport à celle des orifices, de manière que la vitesse soit relativement élevée à la sortie des orifices. L'invention concerne aussi une telle pompe ayant des orifices périphériques et des passages de tamisage, et un passage annulaire de connexion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe ve1-*icale d'une pompe de Pitot selon un mode de réalisation avantageux de l'invention - la figure 2 est une coupe agrandie suivant la ligne 2-2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue partielle, avec des parties arrachées suivant les flèches 3 de la figure 2 ; et - la figure 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 2. La pompe représentée sur les dessins comprend un carter rotatif 9 porté par un support fixe qui comprend un élément coulé 10 d'entrée-sortie boulonné sur un bottier Il qui est lui-mtme boulonné sur une plaque 12 formant une cloison et une enveloppe 13. Une autre plaque 14 formant une cloison et une cloche 15 d'extrémité sont boulonnées sur l'enveloppe 13. Un conduit central 18 est porté à l'extrémité droite dans le bottier Il et il est boulonné sur celui-ci. Un premier tube 19 de Pitot et un 'second tube 20 de Pitot sont portés sur le conduit 18, le second tube 20 ayant un manchon 21 d'extrémité placé sur l'arbre 22 du carter 9. Le carter 9 comprend un manchon 25 placé autour du conduit 18 et boulonné sur une cloche 26 d'extrémité. Un premier tronçon 27 de carter, un second tronçon 28 de carter et une cloche 29 d'extrémité sont boulonnés sur la cloche 26, l'arbre 22 étant boulonné sur la cloche 29. Un arbre 30 d'entratnement est boulonné à l'extérieur de la cloche 29. L'arbre 30 est porté par un palier 33 dans la plaque 14. Une réserve d'huile du palier 33 est contenue dans la cloche 15, une bague 34 améliorant la répartition de l'huile. Le palier 33 comprend un joint empochant le passage du fluide entre la cloche 15 et l'intérieur de l'enveloppe 13. Le manchon 25 du carter 9 est porté sur un autre palier 35 placé dans le bottier 11, une réserve d'huile du palier étant conservée dans le compartiment 36, une bague 37 étant placée autour du palier. La plaque 12 empoche le passage du fluide entre le compartiment 36 et l'intérieur de l'enveloppe 13. Le fluide qui doit être pompé pénètre dans l'élément coulé 10 par le passage 50 d'entrée et circule dans le manchon 25 et dans les passages radiaux 51 de la cloche 26, avant qu'il ne pénètre dans la chambre 52. Un joint rotatif 56 empêche le passage du fluide entre le passage 50 d'entrée et le palier 35. Le carter est entraîné dans le sens horaire comme représenté sur la figure 2, par l'arbre 30, le tube 19 prélevant le fluide près de la périphérie externe de la chambre 52, avec un effet de refoulement, et transmettant le fluide dans une seconde chambre 53 par l'intermédiaire d'un passage annulaire 54 et de passages radiaux 55 de distribution placés dans le tronçon 28 de carter. Le tube 20 a un fonctionnement analogue à celui du tube 19 et transmet le fluide à l'intérieur a' conduit 18 et au passage 58 de sortie. La pompe décrite jusqu'à présent peut être de réalisation classique, et elle peut comprendre un seul étage ou plus de deux étages, à la place des deux étages représentés. La chambre 52 formée par les tronçons 27 et 28 de carter est représentée en détail sur les figures 2 à 4. Plusieurs zones 62 en V sont disposées à la périphérie externe de la chambre entre des épaulements 63 qui logent des boulonné 64 maintenant ensemble les divers éléments du carter. Les gorges annulaires 65, 66 des faces complémentaires des tronçons 27, 28 forment un passage annulaire 67 dans le carter. Un passage 68 de direction sensiblement radiale et de préférence oblique, assure la communication entre chaque zone 62 et le passage 67. Les passages 68 ont de préférence une section rectangulaire et ils Peuvent être formés par exemple d'une gorge rectangulaire de la face de l'un des tronçons de carter, comme représenté clairement sur la figure 3. Des passages de sortie sont disposés entre le passage annulaire 67 et l'extérieur du carter et de préférence, ils sont sous forme d'un passage 70 aboutissant à une buse 71 ayant un orifice délimité par des bords aigus. La buse peut être réalisée séparément et placée dans des orifices taraudés des tronçons de carter. De préférence, les buses sont placées en direction sensiblement tangentielle à la périphérie du carter, des parties au carter étut découpées en 72 de manière qu'elles forment ges dégagements. Un autre élément est une ailette 75 placée dans le tube 19 et dont le fonctionnement est décrit dans le brevet précité (figure 2). Une plaque 76 constitue un couvercle amovible permettant l'accès à l'intérieur de l'enveloppe 13, une canalisation 77 de purge et ura vanne 78 de commande étant reliées à la plaque 76 (figure 1). Un tube 79 assure l'égalisation des pressions entre le passage 80 du manchon 25 autour du conduit 18 et l'espace compris entre l'arbre 22 et le manchon 21. Lors du fonctionnement, la plus grande partie du fluide de la chambre 52 du carter rotatif est prélevée par le tube 19. Le liquide lourd et les particules solides se déplacent vers la périphérie dans les zones 62, et passent par les fentes 68 dans le passage 67. Ces matières lourdes sont évacuées par les passages 70 et les buses 71 et se rassemblent dans l'enveloppe 13. Les zones 62 et les fentes 68 constituent des filtres ou un dispositif de tamisage empêchant la circulation des grosses particules provenant des orifices des buses. Bien que le fluide introduit soit normalement bien filtré, ces dispositifs sont souhaitables et empêchent qu'une particule éventuelle de grosse dimension ne pénètre dans un orifice et ne le bouche ou le détériore. Par exemple, une buse peut avoir un orifice dont le diamètre est de l'ordre de 0,5 mm. Une fente peut avoir une dimension de l'ordre de 0,125 à 2,5 mm et constitue ainsi un dispositif de filtration ou de tamisage dont la section est supérieure à celle de la buse, cette carac téristique étant souhaitable. La dimension des orifices dans la buse est faible de manière que la perte de charge ne soit pas importante dans la chambre au cours du fonctionnement. De plus, la section totale des fentes 68 est supérieure à la section totale des orifices des buses, au moins dans un rapport 2/1 et de préférence dans un rapport 3/1. Ce rapport est réglé par la dimen sion des passages individuels et par le nombre des fentes de tamisage et des orifices des buses. Avec une telle relation dimensionnelle, la perte de charge dans la partie tamisage est faible par rapport à la perte de charge dans les buses, le rapport étant de l'ordre de 1/9 pour un rapport de sur face de 3/1. Avec une telle configuration, le rendement de la pompe n'est pas fortement modifié par l'opération de re- trait des matières lourdes.La plus grande partie de l'énergie cinétique qui est perdue dans l'opération de séparation de matières est récupérée par l'effet de jet du fluide évacué par les orifices de buses. Avec la réalisation de l'invention, les matières lourdes sont séparées du fluide pompé avant qu'elles soient prélevées par le tube de Pitot. Cette matière séparée est rassemblée dans l'enveloppe 13 et retirée par la canalisation 17 de purge. Les grosses particules retenues par la partie de tamisage s'accumulent dans le carter ou se brisent et s'usent sous l'action du fluide, Jusqu'à ce que la dimension soit telle que le passage soit possible dans les fentes de tamisage. Les passages 68, ayant la direction oblique avantageuse représentée sur la figure 2, imposent une vitesse tangentielle au fluide du passage annulaire 67, empêchant l'accumulation de sédiments dans le passage 67 ou le bouchage. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre, qui est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS Pompe de Pitot destinée à pomper un liquide contenant une matière lourde indésirable, ladite pompe étant caractérisée en ce qu'elle comprend un carter rotatif de forme générale cylindrique, tournant autour de son axe central, et comprenant une chambre annulaire de pompe ayant une paroi externe annulaire, un dispositif d'introduction d'un liquide qui doit être pompé dans la chambre de pompage, un dispositif de mise en rotation du carter et de la chambre dans un sens de manière que le liquide ait une certaine vitesse dans ce sens et que la matière lourde contenue par le liquide ait tendance à former une couche proche de la paroi externe annulaire, un tube fixe de Pitot placé dans la chambre et disposé radialement dans celle-ci, le tube ayant près de son extrémité de sortie une entrée débouchant radiE ement à l'intérieur de la paroi annulaire et tournée dans le sens opposé au sens de rotation du carter, et un conduit d'évacuation, coaxial au carter rotatif et communiquant avec l'extrémité interne du tube de Pitot, la paroi annulaire externe comprenant des orifices ayant une section suffisamment élevée pour que les particules contenues dans le liquide de la chambre passent vers un point à l'extérieur du carter, la section efficace totale étant suffisamment inférieure à celle de l'orifice d'entrée pour que la perte de charge dans la partie externe de la chambre au cours de la rotation du rotor ne soit pas importante. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie externe de la chambre de pompe a une forme en V et le sommet du V communique avec lesdispositif à orifices. 3. Pompe selon la revendication 1, caractérisée-en ce que la paroi externe du carter comprend un passage annulaire placé entre la chambre de pompage et le dispositif à orifices, et coaxial au carter, et la paroi externe du carter comprend un dispositif de tamisage placé entre le passage annulaire et la chambre de pompage et ayant des passages permettant l'écoulement entre le passage annulaire et le dispositif à orifices. 4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs dispositifs à orifices disposés cir conférentiellement autour du carter. 5. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que les dimensions relatives des passages du dispositif de tamisage et des dispositifs àorifices sont telles que, lors de la rotation du carter, la perte de charge dans le dispositif de tamisage est nettement inférieure à la perte de charge dans le dispositif à orifices. 6. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une enveloppe fixe et fermée entourant le carter 'rotatif et communiquant avec lesdispositiisà orifices, l'enveloppe rassemblant la matière évacuée par les aispositifsà orifices lors de la rotation du carter. 7. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dispositifs à orifices comprennent plusieurs buses d'évacuation ayant une direction sensiblement tangentielle par rapport au carter, et tournées en sens opposé au sens de rotation du carter. 8. Pompe selon la revendication 7, caractérisée en ce que la paroi externe du carter comprend un passage annulaire coaxial au carter et plusieurs passages de tamisage, formant des trajets pour l'écoulement du fluide de la chambre aux buses d'évacuation par l'intermédiaire des passages de tamisage et du passage annulaire. 9. Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que chaque passage de tamisage comprend une zone amont collectrice relativement grande et une zone aval relativement petite, la section totale de la zone aval étant supérieure à la section totale des buses d'évacuation des dispositifs à orifices dans un rapport au moins égal à 2/1. 10. Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que chaque passage de tamisage comprend un orifice de sortie disposé obliquement dans le passage annulaire, en sens- opposé au sens de rotation du carter.