Brevet FR2288241A1 — publié le 19760514

la présente invention concerne les groupes électropompe monoblocs qui traitent les fluides chauds et dont l'agent de refroidissement est l'air. On connatt des groupes électropompe monobloc-à refroidissement par air pour le traitement des liquides à température élevée. le brevet français nO 1 226 599 décrit un tel groupe, la structure de ce groupe électropompe est simple et robuste, elle ne comporte pas de presse-étoupe et permet de traiter des liquides de température supérieure à 100 OC mais inférieure à 1500G, Dans ce groupe les enroulements statoriques sont directement entourés par une chambre annulaire parcourue par le fluide de refroidissement. Une première chambre écran est interposée entre la pompe et le moteur. Le certificat de 1ère addition nO 77 646 au brevet français précité, décrit un groupe électropompe permettant de traiter, sans inconvénient pour le moteur, des liquides ou fluides à une température plus élevée que celui décrit dans le brevet principal. Pour obtenir ces hautes performances lI addition prévoit d' adjoindre à la première chambre écran, elle-même parcourue par une circulation naturelle d'air ascendant, une seconde chambre écran contenant un organe radiateur ou un échangeur de température. A l'intérieur de cet échangeur on fait circuler une fraction du liquide pompé pour améliorer le refroidissement avant que ce meme liquide ne vienne baigner le rotor du moteur. Ces dispositions permettent de traiter des liquides ou fluides dont la température peut atteindre couramment 3500C et même 50000. Toutefois, la disposition d'une première chambre écran selon le brevet principal et, pour reculer la limite des températures admissibles2 d'une seconde chambre selon la 1ère addition, laisse à désirer. Elle alourdit le groupe électropompe, en augmente de façon importante le prix de revient et nécessite un asservissement par liquide de refroidissement auxiliaire au niveau de l'installation. Aussi pour réaliser un groupe électropompe monobloc pour fluides à haute température n' ayant pas les inconvénients matériels connus, la présente invention a pour objet de prévoir un groupe électropompe dans lequel les chambres de refroidissement et la chambre écran munie d'un organe radiateur sont supprimés et remplacées par une entretoise à refroidissement élevé assuré par l'air ambiant. Un autre objet de l'invention est de prévoir un groupe électropompe monobloc dans lequel le moteur est un moteur sec, et non pas un moteur à rotor noyé. Pour atteindre ces objectifs, la présente invention a pour objet un groupe électropompe monobloc comprenant une pompe pour fluide à haute température et un moteur d'entratnement,caractérisé en ce qu'aux fins de simplifier le ystème d'é- tanchéité, de réduire la transmission de la chaleur venant du corps de pomme vers le moteur et d'accélerer le refroidissement des pièces mécaniques de liaison entre nompe et moteurs il eorwo-,te au moins - du côté pompe, un fond métallique à forme radiative, adapté aux contours dudit corps de pompe pour y prendre appui, et comportant a' à l'extrémité opposée à la pompe, une partie centrale évidée pour recevoir l'arbre du moteur, - entre ladite pompe et ledit moteur, une entretoise métallique à forme radiative comprenant au moins deux brides, l'une pour prendre appui sur ledit fond, l'autre pour hêtre fixée audit moteur, lesdites brides étant reliées rigidement entre elles par des bras métalliques ayant par rapport à l'axe de rotation du moteur, coaligné horizontalement à l'axe de liaison pompe-moteur, un grand moment d'inertie, - une garniture mécanique classique située entre l'arbre tournant du moteur et les parois internes de la partie centrale évidée dudit fond. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Ia figure 1 représente une vue en demi-coupe longitudinale médiane du groupe électropompe monobloc selon llinvention. la figure 2 présente une coupe A-A du groupe selon l'invention. Les figures 3a et 3b présentent un groupe pourvu de déflecteurs (la figure 3a est une vue de cette, la figure 3b est une vue de dessus). Sur la figure 1, la partie hydraulique comporte un corps de pompe 1 avec une roue 2 incluse. la partie moteur est constituée par un moteur électrique 3 à roulements comportant à ses extrémités motrices une flasque bride 31 et un bout d'arbre allongé 32, l'axe moteur-pompe étant nécessairement horizontal. la partie intermédiaire entre pompe et moteur est, selon l'invention, constituée d'un fond 4 à ailettes 41 et dtune entretoise 5 à quatre bras. la région avancée du fond 4 est creusée de manière à ménager un évidement 42 à 1' extrémité opposée à la pompe. Cet évidement 42 est destiné à recevoir la garniture mécanique 6 qui assure l'étanchéité du roduit au passage de l'arbre moteur 32. Le fond métallique peut être réalisé directement de fonderie. Il comporte des ailettes circulaires radiales 41 visibles sur la figure 1 et des nervures axiales 43 en coupe sur la figure 2, un bouchon 45 pour permettre la purge du logement de garniture, situé dans l'évidement 42. En ce qui concerne l'entretoise 5 il s'agit d'une pièce de fonderie, comportant deux brides 51 et 52 reliées par quatre bras, tels 531 532 5332 et 534. L'ensemble a un grand moment d'inertie par rapport à l'axe du groupe, coaligné à l'axe de l'arbre moteur. la conception de l'entretoise permet une liaison rigide qui assure le support du moteur électrique 3. les bras de 11 entretoise sont réalisés par des montant de faible section de manière à réduire la transmission thermique du corps de pou vers le moteur. les surfaces échange sont importantes, ce qui permet de réduire au maximum la transmission thermique à la partie centrale 54 de l'entretoise du côté moteur,à la bride 31 du moteur et à l'évide- ment 42 du fond 4 où est logé l'arbre moteur. Un jeu axial entre l'entretoise 5 et le fond gt permet la libre dilatation ?u fond. Un épaulement de l'arbre moteur situé au droit de la cavité 56 de la partie centrale vermet d'éviter la pénétration dans le moteur du fluide pompé en cas de fuite éventuelle de la garniture. Le flux de fuite est conduit à l'extérieur par un trou vertical 8 creusé dans la partie basse de la bride 52 pour l'évacuation de fuite. L'entretoise 5 comporte encore des trous 57 prévus pour l'aération et le refroidissement du volume d'air compris entre l'entretoise elle-même et le flasque avant 31 du moteur. Des décrochements du c8té pompe et du côté moteur sont prévus dans les brides de l'entretoise toujours en vue de limiter la transmission des calories vers le moteur, tel le décrochement 58 dans la bride 51 et le décrochement 58' de la bride 52. la garniture mécanique 6 est logée dans l'évidement 42. Il s'agit d'une garniture de fabrication courante que on trouve dans le commerce. Dans un exemple de réalisation,le moteur 3 est un moteur à flasque bride 31 à bout d'arbre allongé 32. Il est équipé d'un ventilateur 33 situé à la partie arrière avec une carcasse à ailettes axiales de refroidissement. L'efficacité du refroidissement obtenu selon l'invention permet ltemploi de bobinages standards tels que oeux de la classe F normalisés suivant la norme NFC 51 10U; ils permettent un échauffement maximum de 750C soit une température de bobinage de 135 C pour une température ambiante de 4000. Le moteur comporte des roulements étan ehes graissés à Jeu normal. Le fonctionnement du groupe éleetropompe est lp suivant : le moteur 3 étant mis en marche, la roue 2 de la pompe 1 en fonctionnement assure le pompage du fluide iaud Ibe barrière thermique est créée entre la partie pompe qui est portée à la température du fluide pompé et la partie moteur, mettant à l'abri les roulements et le bobinage. La garniture mécanique intermédiaire est également protégée par la barrière thermique ménagée selon l'invention. Cette barrière thermique est obtenue par les ailettes 41 et les nervures 43 qui sont refroidies par la convec tion naturelle existant entre les deux brides 51 et 52-de l'entretoise 5. ainsi est assuré le refroidissement de l'arbre moteur le long du laminage ainsi que celui du logement 42 de la garniture. Le rayonnement thermique de la pompe vers le moteur est stoppé dans la partie centrale par la forme radiative - où l'adjectif désigne l'aptitude au rayonnement - donnée aux pièces de liaison : ailettes circulaires radiales kl, nervures axiales 43. Ainsi tout échauffement excessif du côté moteur et garniture est évité. Des groupes électropompe prototypes ont été essayés pour traiter des liquides chauds et les résultats ont été très positifs. On peut encore améliorer les performances obtenues en ajoutant des déflecteurs latéraux de forme appropriée visibles sur le fiFllres a et 7b, tels ls déflecteurs 66 er tôle pliée. Le d4flecteu- 66 - nt rfl forme do demi-coquilles. Fixés rigidement à l'entre- tnize, ils -ont disposés de part et d'autre de l'appareil dans le plan horizontal,au droit des nervures 43 de ia partie avancée du fond 4. L'air pulsé par le ventilateur 33 le long des nervures axiales de la carcasse est alors dirigé au droit de ailettes 41 de part et d'autre des nervure 43. Ces déflecteurs assurent le refroidissement du fond et de l'entretoise. Des résultats d'essais de groupes électropompe à axe horizontal coaligné, avec et sans déflecteurs,sont donnés dans le tableau avec les températures relevées à différents points de chaque groupe. Pour un débit de 20 une hauteur manométrique 15-M une vitesse de rotation moteur 2900 T/Mn, une puissance moteur de 3 CV, les températures ont été relevées en condition d'exploitation. Le fluide pompé est ici du gilotherm TH porté à + 3500C, la température ambiante est 400C. TEMPERATURES RELEVEES Points de mesure Appareil sans déflecteurs Appareil avec déflecteurs Botte à garniture (au droit des faces de friction) Rague extérieure du roulement 84 C 80 C avant du moteur Bague extérieure du roulement 72 C 720C arrière du moteur Bobinage moteur 90 C 90 C Ces mesures précisent l'excellente efficacité de la barrière de refroidissement.De très notables avantages en découlent grâce à l'efficacité du barrage thermique : emploi d'éléments standard au niveau du moteur et de la garniture mécanique (joints compris). Ainsi dans l'exemple choisi,il est possible d'employer une garniture mécanique type U du commerce à faces de friction graphite sur inox stellité; un joint torique statique en viton, un joint torique dynamique en téflon du commerce seront utilisables sans inconvénient. Le moteur a un bobinage standard et des roulements étanches, graissés une fois pour toutes. De plus à l'arrêt la convection naturelle assure le refroidissement du groupe. Oracle à l'efficacité du refroidissement toute microfuite éventuelle à la garniture,soit pendant le rodage, soit par usure, s'effectue à une température peu élevée, toujours très inférieure à la température du produit pompé. Ceci permet d'éviter tout phénomène de suréchauffement à l'arrière de la garniture et dans le dispositif de récupération de la fuite. Par ailleurs dans le cas de fluides thermiques odorants, toute mauvaise odeur en cas de fuite à haute température est également évitée. Au montage, certaines précautions évidentes doivent astre prises. le bouchon de purge 45 doit être placé en partie haute et le trou 8 en partie basse. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d' exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Groupe électropompe monobloc comprenant une pompe pour fluide à haute température et un moteur dtentrainement coalignés horizontalement, caractérisé en ce qu'aux fins de simplifier Ie système d'étanchéité, de réduire la transmission de la chaleur venant du corps de pompe vers le moteur et d'accélerer le refroidissement des pièces mécaniques de liaison entre pompe et moteur,il comporte au moins - du caté pompe, un fond métallique à forme radiative, adapté aux contours dudit corps de pompe pour y prendre appui, et comportant à l'extrémité opposée à la pompe, une partie centrale évidée pour recevoir l'arbre du moteur - entre ladite pompe et ledit moteur, une entretoise métallique à forme radiative comprenant au moins deux brides, l'une pour prendre appui sur ledit fond, l'autre pour être fixée audit moteur, lesdites brides étant reliées rigidement entre elles par des bras métalliques ayant,par rapport à l'axe de rotation du moteur, coaligné horizontalement à l'axe de liaison pompe-moteur, un grand moment d'inertie, - entre l'arbre tournant du moteur et les parois internes de la partie centrale évidée dudit fond, une garniture mécanique classique. 2. Groupe électropompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme radiative dudit fond comprend des ailettes radiales et des nervures axiales. 3. Groupe électropompe selon la revendication 1, caraotérisé en ce que la forme radiative de entretoise métallique consiste à donner auxdits brides et bras de l'entretoise de faibles sections et de larges surfaces d'échange afin de réduire la transmission de chaleur du corps de pompe vers le moteur. 4. Groupe électropompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partit centrale de l'entretoise du caté du moteur assure,d'une part, le centrage du fond précité avec un Jeu axial correspondant à la libre dilatation dudit fond et,d'autre part,le logement de la garniture précitée. 5. Groupe électropompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltentretoise par sa structure à large surface d'échange ménage entre ses brides le passage d'un flux d'air ambiant au niveau des ailettes et nervures dudit fond pour favoriser le refroidissement de la liaison pompe-moteur en formant une barrière thermique entre ladite pompe et ledit moteur. 6. Groupe électropompe selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins un déflecteur latéral est fixé rigidement à un support lié à l'une des parties radiatives du fond ou de l'entretoise dans la zone de barrière thermique de façon à renforcer le refroidissement dû à ladite barrière. 7. Groupe électropompe selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un renforcement du refroidissement entre pompe et moteur par guidage du flux d'air pulsé par le ventilateur du moteur jusqu'aux nervures et ailettes du fond et aux bras de l'entretoise.