Brevet FR2288891A1 — publié le 19760521

La présente invention se rapporte à une pompe centrifuge combinée, plus spécialement destinée aux véhicules et matériels de secours et de lutte contre l'incendie. Dans la fabrication connue de pompes centrifuges, chaque type de pompe, à basse ou haute pression, exige la fabrication d'éléments différents pour chaque type de pompe, ce qui mène à un nombre élevé d'éléments différents à tenir en stock pour pouvoir couvrir une gamme étendue de matériels. La présente invention a pour objet une pompe centrifuge qui est réalisée à partir d'un certain nombre d'éléments standar disés communs à tous les modèles et qui permet, par des combinaisons de ces éléments avec des éléments complémentaires, de couvrir la gamme. Une telle pompe, comprenant un élément basse pression ayant un corps de pompe commun à volute et sortie de refoulement, une entrée axiale ou pavillon d'aspiration solidaire d'un palier à roulements de butée d'un arbre d'entrarnement accouplé à un arbre moteur, un impulseur centrifuge basse pression monté sur l'arbre, et un élément commun d'étanchéité et d'entraînement solidaire d'un palier avant à roulements de l'arbre d'entraSnement, caractérisé par le fait que la face frontale avant du corps de pompe de l'élément basse pression est formée de façon à pouvoir se raccorder à la face arrière de l'élément d'étanchéité et d'entrainement, que le corps de pompe d'un élément haute pression a au moins deux étages et une sortie de refoulement peut à volonté etre intercalé entre ledit corps de pompe de l'élément commun basse pression et ledit élément d'étanchéité et d'entratnement pour former une pompe combinée et que des dispositifs annexes appropriés d'amorçage de régulation et de sécurité sont adjoints à la pompe. Une telle pompe permet de réaliser, grâce à un certain nombre d'éléments communs, plusieurs montages différents donnant des caractéristiques nominales de débit et de pression couvrant une gamme étendue de matériels, avec possibilités d'utilisation indépendantes ou simultanées de refoulements à fort débit et faible pression et de refoulements à faible débit et forte pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après faite d'un mode de réali sation d'une pompe centrifuge à basse et haute pressions combinées donné à titre d'exemple en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 représente une vue en élévation, en coupe axiale longitudinale, de la pompe; - la figure 2 est une vue frontale schématique de la pompe prise du cssté de l'entrée. En se rapportant à la figure 1, on voit que la pompe est constituée d'un élément monocellulaire basse pression (B.P.) 1 et d'un élément haute pression (H.P.) 2 à deux étages. L'élément B.P. 1 comprend un corps de pompe basse pression 3 avec sa volute 4 et la sortie 5 de refoulement B.P., et une entrée axiale 6 fixée au corps 3. Dans un palier à roulement 7 fixé à l'intérieur de l'entrée 6 est logée l'extrémité d'un arbre d'entratnement 8. Sur cet arbre est monté la roue 9 d1un impulseur centrifuge 10, dont les aubes 11 sont à double courbure. L'eau pompée arrive d'une citerne suivant la flèche E dans l'entrée pour être refoulée en B.P. suivant la flèche Rh. L'entrée axiale 6 peut exister en deux modèles : un premier où 11 entrée est un diamètre de l'ordre de 100 mm et est munie d'un filtre, et d'un deuxième où le diamètre est de l'ordre de 150 mm. Avec le premier modèle, est utilisé un impulseur centrifuge 10 ayant une roue 9 d'une capacité de 1500 1/mon, avec le second modèle une roue-d'une capacité double de 3000 1/mon. L'élement haute pression 2 comprend d'abord un corps de pompe 12 à double volute 13, à diffuseur intermédiaire 14 et à sortie de refoulement H.P. 15 liteau sous pression sortant suivant la flèche Rh. A chaque volute correspond un impulseur centrifuge 16 dont la roue à aubes 17 est montée sur l'arbre d'entralnement 8, tandis au'un élément sparateur 161 est monté entre les deux roues 17. Pour ie raccordement du corps 12 de l'élément H.P. 2 au corps 3 de l'élément B.P. 1, la face c8té aval de ce dernier présente un épaulement annulaire 18 dans lequel s'embatte un épaulement correspondant d'une bride 24 de la face arrière du corps 12 au droit de sa volute 13. Un épaulement 18' identique à celui 18 du corps B.P. 3 se retrouve sur la face avant du corps H.P. 12. A l'élément haute pression 2 fait suite un élément d'étanchéité et d'entrainement 19 qui comprend dans un corps 20 une garniture mécanique d'étanchéité 21 à compensation automatique d'usure, connue en soi, et un palier 22 à double rangée de billes de roulement. La face arrière 23 du corps 20 de l'élément 19 présente une bride à talon annulaire 24' lui permettant de s'emboîter dans l'épaulement l8t de la face avant du corps 12 de l'élément H.P. 2 de la pompe, auquel le corps 20 est fixé par exemple par des vis. A l'avant, une plaque cylindrique 201 ferme l'élément 19. Lorsqu'on désire monter une pompe où seule une utilisation basse pression est demandée, l'élément d'étanchéité et d'entraînement 19 est raccordé directement par sa face 23 à l'épaulement 18 de la volute 4 du corps 3 de l'élément B.P. 1; l'élément H.P. 2 se trouve alors exclu du montage. Divers djspositifs annexes et de sécurité complètent le montage ci-dessus décrit d'une pompe selon l'invention. Un couplage entre la basse et haute pression est obtenu, suivant les figures 1 et 2, par une vanne à ouverture rapide 25 précédée d'un filtre 26 et branchée par une canalisation 27 entre le refoulement basse pression 5 et l'entrée 28 des étages haute pression de ltélément 2, permettant ainsi leur alimentation en eau filtrée. Une fermeture inopinée de cette vanne fait intervenir un dispositif de sécurité à pression différentielle qui permet le maintien d'une circulation minimum, évitant ainsi les phénomènes de cavitation. Le dispositif de sécurité à by-pass (figure 1) comporte une soupape double à menbrane pilotée 29 reliée comme suit : - d'un côte de la membrane par un tuyau 30 à la volute 4 de l'élément basse pression ; - du coté opposé de la membrane par un tuyau 31 à l'entrée 28 des étages H.P. à travers l'élément d'étanchéité et d'entraînement 19 ; - à l'entrée par un tuyau 32 à l'entrée 6 de l'élément B.P. ; - à la sortie par un tuyau 33 à un bac extérieur, par exemple une citerne 34 non représentée ; - par un tuyau 35 à la sortie de la volute 13 sur re foulement haute pression Rh. Un clapet de retenue 36 permet un écoulement du tuyau 30 vers le tuyau 31, tandis' qu'un tuyau de dérivation 37 relie le tuyau 35 à la sortie de soupape du c8té du tuyau 33. En cas de non utilisation de la haute pression (vanne 25 fermée), les étages H.P. sont alimentés depuis la volute 4 par la voie 30, 36, 31, 28)1e retour sans pression s'effectuant par les canaux 35 et 32 à travers la soupape double 29 jusqu'à'l'as- piration 6 de l'élément B.P., évitant ainsi l'échauffement et la cavitation dans les éléments H.P. sans absorption notable de puissance. Une fermeture brutale du refoulement haute pressiqnRh provoque la liaison entre les canaux 35 et 37 avec la sortie calibrée extérieure 33, évitant ainsi un échauffement exagéré-dans les éléments H.P. Un dispositif d'amorçage automatique comprend, selon la figure 1, une pompe à vide 38 à-double anneau liquide, fixée sur le corps 20 de l'élément d'étanchéité 19 et entratnée par friction sur l'entratnement de la pompe principale. A cet effet l'arbre 8, entraîné par un moteur thermique, non représenté, au moyen d'un accouplement 39, porte à son extrémité une roue à friction 40 qui entrasse une roue 41 montéelsur l'arbre de la pompe à vide 38. Cette dernière est désaccouplée dès que la pression au refoulement atteint un seuil minimum permettant.l'action d'un vérin 42 représenté schématiquement et alimenté par la pression de refoulement. La réserve du dispositif. d'amorçage peut être raccordée à un bac extérieur 43, l'alimentation de la réserve se faisant par un tuyau inférieur 44 et le refoulement de l'air vers le bac par un tuyau supérieur 45. Un clapet de sécurité 46 dans l'élément d'entrée 6, qu' un tuyau 47 relie à la pompe à vide 38, permet d'éviter l'entrée d'eau extérieure dans la réserve de l'amorceur. Un dispositif de régulation de pression, représenté schématiquement en 48 à la figure 2, peut être adapté entre une bride 49 de refoulement B.P et une bride 50 prévue à l'entrée 6 de la pompe, reliée par une vanne 51 à la citerne d'eau 34. Le refoulement extérieur en B.P. se fait à travers une vanne 52. Un robinet de vidange 53 est prévu à la partie basse de la volute 4. Ce dispositif permet des opérations à pression constante prédéterminée, par retour en by-pass à l'aspiration. Enfin, un dispositif de refroidissement complémentaire lié au circuit de refroidissement du moteur thermique d'entratne- ment de la pompe, peut être adapté sur l'entrée 6 de la pompe, pour refroidir le moteur plus efficacement dans des conditions difficiles de fonctionnement. Ce dispositif comprend un tuyau d'admission 54 arrivant du moteur et raccordé à la partie basse d'une chambre annulaire 55 formée dans la face arrière du corps 3 de l'élément de basse pression 1, raccordée à l'élément d'entrée 6, et un tuyau de retour 50 raccordé à la partie haute de cette chambre. Les flèches fl et f2 indiquent le sens de circulation du fluide de refroidissement du moteur. La présente invention permet 4 montages différents : deux montages en basse pression seule et deux montages en basse et haute pression combinées. Les possibilités offertes par la conception de la pompe permettent de couvrir une gamme étendue de caractéristiques d'utilisation. Etage haute pression : jusqu'à une pression de 40 bars à un débit de 250 I/mn dans les deux types de montage. Etage basse pression : 1000 à 2000 1/mon à 15/12 bars dans le premier montage et de 2000 à 4000 1/mon à 12/10 bars dans le deuxième montage. L'utilisation combinée, basse et haute pression, peut se faire avec ou sans régulation automatique de pression. Le dispositif d'amorçage automatique peut être incorporé, comme représenté au dessin, ou réalisé séparément. REVENDICATIONS 1. Pompe centrifuge combinée pour équipement de véhicules automobiles à citerne d'eau, comprenant un élément basse pression ayant un corps de pompe commun à volute et sortie de refoulement, une entrée axiale ou pavillon d'aspiration solidaire d'un palier à roulements de butée d'un arbre d'entrainement accouplé à un arbre moteur, un impulseur centrifuge basse pression monté sur l'arbre, et un élément commun d'étanchéité et d'entraînement solidaire d'un palier avant à roulements de l'arbre d'entraînement, caractérisée par le fait que la partie frontale du corps de pompe (3) de l'élé- ment basse pression (1) est formé du ctté aval de façon à pouvoir se raccorder à la face amont de l'élément d'étanchéité et d'entrainement (19), que le corps de pompe (12) d'un élément haute pression (2) à au moins deux étages et une sortie de refoulement peut à volonté dtre intercalé entre ledit corps de pompe (3) de l'élément commun-basse pression (1) et ledit élément commun d'étanchéité et d'entraînement (19) pour former une pompe combinée, et que des dispositifs annexes appropriés d'amorçage, de régulation et de sécurité sont adjoints à la pompe. 2. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les faces frontales avant du corps de pompe (3) de l'élément basse pression (I) et du corps 1 2 de l'élément éventuel haute pression (2) forment des brides de raccordement présentant un épaulement (18) au droit de leur diamètre intérieur, tandis que la face arrière de l'élément haute pression (2) forme une bride présentant une saillie (24) pouvant s'engager contre l'épaulement (18) du corps (3) de l'élément basse pression (1) et que la face arrière de l'élément d'étanchéité d'entraînement (19) présente en saillie un talon (24') qui peut s'engager aussi bien dans l'épaulement (18) de la face avant dudit corps (3) de l'élément basse pression (1) que dans l'épaulement (18') de la face avant dudit corps (12) de ltélément haute pression (2). 3. Pompe centrifuge selon les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le corps (12) de l'élément haute pression (2) forme au moins deux volutes (13) et présente un diffuseur (14) entre les volutes, un impulseur centrifuge (16) étant monté sur I'arbre-de transmission (8) dans chaque volute et un-élément séparateur (16') étant monté sur l'arbre (8) pour séparer les étages haute pression. 4. Pompe centrifuge selon la revendication 3, caractérisée par le fait, qu'une soupape double (27) à membrane pilotée est reliée d'une part à la volute (4) du corps (3) de l'élément basse pression (1) et d'autre part à la partie arrière de l'élé- ment d'étanchéité et de transmission (19) formant l'entrée (28) de l'élément haute pression (2), des canalisations (32, 35) reliant l'entrée de la soupape (27) respectivement à l'entrée basse pression (6) et au refoulement haute pression (Rh), et une canalisation (33) reliant la sortie de la soupape à une citerne (34), une première dérivation (37) reliant l'entrée et la sortie de la soupape et un clapet de retenue (31) dérivant le fluide entre la volute (4) de la basse pression et l'entrée (28) de la haute pression. 5. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'une vanne de couplage (25) à ouverture rapide est branchée avec interposition d'un filtre, entre le refoulement basse pression (5) et l'entrée des étages haute pression de l'élément (2). 6. Pompe centrifuge selon la revendication 1,- caracté- risée par le fait que le dispositif d'amorçage adjoint comprend une pompe à vide (38) à double anneau liquide entraînée par une roue à friction (40) montée sur l'arbre de transmission (8), un vérin (42) permettant le désaccouplage de la pompe à vide lorsque la pression de refoulement a atteint une valeur minimum déterminée. 7. Pompe centrifuge selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la pompe à vide (38) est montée sur le corps de l'élément d'étanchéité et de transmission (19). 8. Pompe centrifuge selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la pompe à vide (38) est séparée de la pompe centrifuge. 9. Pompe centrifuge selon la revendication 6, caractérisée par le fait qu'un clapet de sécurité (46) dans l'élément d'entrée (6) est relié à la pompe à vide (38). 10. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'un dispositif de régulation de pression (48) est monté entre le refoulement basse pression (5) et l'entrée (6) de la pompe. 11. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'une chambre annulaire (55) est formée dans la face arrière du corps (3) et est reliée au circuit de refroidissement du moteur d'entraînement de la pompe.