Brevet FR2309743A1 — publié le 19761126

@a présente invention concerne les pompes centrifuges d@@t on peut faire varier la caractéristique pression-débit. Une application usu@lle de ce type de pompe se trouve dans les installations de chauffage central pour la @irculation de l'eau chaude. On connaît déjà de nombreuses pompes de ce genre qui sont constitu@es @abi- tuellement par un corps de pompe comportant une conduite d'aspiration un con- duite de refoulement, une chambre de diffusion dans laquelle est montée me turbine, le réglage de la caractéristique pression-débit étant réalisé au moyen d'un canal de décharge dont on fait varier la section de passage a l'aide d'un obturateur. Dans certains exemples de réalisation de ce genre de pomnes centrifuges, l'axe de l'obturateur est perpendiculaire a l'axe de la turbine, tandis que dans d'autres exemples de réalisation il est parallèle. Dans certaines pompes centrifuges connues, le canal de décharge forme une dérivation entre le conduit d'aspiration et le conduit de refoulement en dehors de la chambre de diffusion. Dans d'autres pompes de ce genre, l'un au moins des orifices du canal de décharge débouche dans la chambre de diffusion. Ces pompes, quels que soient leurs modèles, pressentent l'inconvénient d'avoir une plage de réglage relativement étroite, la caractéristique pression-débit se déplaçant parallèlement à elle-meme en fonction de l'obturation du canal de décharge. On connaît encore des rompes centrifuges dont le réglage de la caractéris- tique pression-débit s'obtient par étranglement de la conduite d'aspiration. Ces appareils présentent l'inconvénient majeur, en position extrême, de boucher la conduite d'aspiration, ce qui peut entraîner des risques graves de surchauffe, voire d'emballement de chaudière. Dans certains pays, la réglementation est telle qu'une section de passage minimale est exigée. La pressente invention a pour but de remédier aux inconvénients des pompes des types indiques ci-dessus tout en conservant leurs avantages. Dans les modèles de pompes ou la variation de la caractéristique pression-débit est obtenue par réglage de la section du canal de décharge aboutissant dans la chambre de d@via- tion, on obtient par variation de la section de passage un déplacement de a caractéristique pression-débit parallèlement à elle-même. Dans les pomnes où on réalise un étranglement de la conduite d'aspiration, le déplacement de la caractéristique se fait par pivotement autour d'i point de fonctionnement à débit nul. Aussi, afin d'obtenir une plus grande plage de réglage de cette caractéristique, la présente invention a essentiellement pour but de combiner une translation et un pivotement de ladite caractéristique. A fin, la pressente invention a pour objet une comte centrifuge dont le corps de pompe comporte une conduite d'aspiration, une conduite de refoulement, @@@ @@a@@r@ de d@ff@sion dans laquelle est @o@t@e une t@@@@@@ et @o@@ @a @arac @ér@@@@@@e @@essio@-débit est variable au moyen d'@@ @@@@@ de dé@@arge@ caracté- @@sé e@ ce cue le canal de déc@@rge met en comm@@@@at@@@ @a chambre de diffusion @ @@@r@fi@e d@ @ortie de la co@duite d'aspiratio@ et en @@ @ue le@ se@@ions de @as- sage du canal de décharge dé@ou@hant dans la chambre de @iffusion et d@@s la co@duite d'as@iration sont toutes deux réglables. Selon une caractéristique particulière à l'invention, le réglage des sections de passage à l'@ntrée @@ @ la sortie du canal de décharge est simultané et est obtenu au moyen d'un variateur unique à commande indépendante extérieure à la rompe, disposé dans la chambre d'alimentation de la turbine. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la pompe comporte un second canal de décharge mettant en communication la chambre de diffusion, @ôté du refoulement, et la chambre d'alimentation de la turbine. Les deux canaux de décharge peuvent avoir des positions quelconques l'un par rapport à l'autre, ou bien être sensiblement symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe de la turbine. Polir satisfaire aux normes de sécurité, la dispo- sition du canal de de charge coté de l'aspiration permet avantageusement d'assurer un passage direct du fluide à travers la pompe. La combinaison de la translation et du pivotement de la caractéristique pression-débit mentionnée précédemment, est en fait obtenue par l'agencement particulier du variateur dans la chambre d'alimentation de la turbine A cet effet, le variateur est constitué par un cylindre creux dont la paroi latérale destinée d boucher partiellement la sortie de la conduite d'aspiration (qui conduira au pivotement de la caractéristique) est ouverte d'un côté sur une surface plus grande que l'orifice de sortie de ladite conduite d'aspiration. la base du cylindre situe en regard de la turbine est ouverte pour permettre l'alimentation en fluide de cette dernière et elle est entourée d'une collerette de forme sensi blement ovale destinée à boucher plus ou moins selon la position du variateur, les entrées des canaux de décharge. L'axe du variateur coïncide avec celui de la turbine. Un avantage de cette réalisation réside dans la simplicité de l'usinage du corps de pompe. En effet, il n'est pas ici nécessaire pour le canal de decharire de réaliser une conduite totalement indépendante dans la masse du coros de nomme comme dans les réalisations connues. De plus, la rompe obtenue est beaucoup nlus compacte tout en assurant une alimentation correcte de la turbine. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, la turbine peut etre du type ouvert ou ferme. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous. Bien entendu, la descrirtion et le dessin ne sont donnes qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue de face en coupe nartielle d'un exemnle de réalisa- tion d'une pompe selon l'invention. La figure 2 est une vue en perspective d'un corps de pompe montrant la position du variateur. La figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation du variateur. La figure 4 illustre le fonctionnement de la pomDe selon la présente invention. Dans l'exemple de réalisation, bien entendu non limitatif, de la présente invention représenté sur le dessin, la pompe centrifuge comporte un corps 10 dans lequel est ménagée une conduite d'aspiration 11, une conduite de refoulement 12 communiquant au travers d'une chambre de diffusion 13. Une turbine 14 est montée à l'intérieur de la chambre de diffusion 13 et est entrainee tar un moteur 15, fixé sur le corps de pompe 10. Dans l'exemple de réalisation considéré, la turbine 14 est du type fermé et comoorte un orifice central i6 débouchant du côté de l'aspiration. Selon l'invention, la conduite d'aspiration 11 aboutit dans une chambre cylindrique 17 à l'intérieur de laquelle est monté un variateur 18 représenté plus en détail sur la figure 3. Ce variateur de forme cylindrique comporte une paroi latérale 19 présentant sur un eté une ouverture 20 s'étendant sur presque la moitié de sa surface. L'ouverture 20 est sensiblement plus grande que l'orifice de sortie de la conduite d'aspiration 11. La base située du coté de la turbine 14 est ouverte de manière à laisser pénétrer l'orifice central 16 d'alimentation de la turbine. Elle est entourée par une collerette 21 de forme sensiblement ovale. Dans l'exemple considéré, le variateur est symétrique par rapport à un plan constitué par l'axe du cylindre et le grand axe de la forme ovale de la collerette l'axe du variateur 18 coïncidant avec celui de la turbine 14. Le variateur est, par ailleurs, solidaire d'une commande manuelle 22, extérieure à la pompe. La longueur de cette commande est, de préf'erence, superieure au diamètre du corps de pompe de manière à connaître la position du variateur par rapport aux repères 23 moulés sur le corps de pompe comme le montre la figure 2. Ceci présente l'avantage de voir la position de la commande quel que soit le montage de la pompe et son accessibilité. On peut noter la simplicité du variateur et par suite sa facilité d'exécution. Comme le montre plus particulièrement cette figure, la chambre cylindrique 17, ménagée dans le corps de pompe, ou boisseau, comporte une première cavité 24, débouchant dans la chambre de diffusion 13, du côté de l'aspiration. Une seconde cavité 25 est ménagez dans la chambre 17 du côté du refoulement. Dans l'exemple considéré, les deux cavités sont sensiblement identiques et symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe de la turbine. La grande dimension de la collerette 21 est supérieure à la distance entre les bords opposés des cavités 24 et 25 débouchant dans la chambre de diffusion 13. Par contre la retite dimension de cette collerette ?1 est inférieure Ainsi, selon la position du variateur 18 dans la chambre cvlindrique 17 et par suite selon la position de l'ouverture 20 par rapport à l'orifice rie sortie de la conduite d'aspiration 11, la section de passage 26 de la conduite d'asnire- tion sera plus ou moins étranglée. Entre la tasse pression qui règne à l'intérieur de la chambre 17 et la haut pression oui existe dans a chambre de diffusion 13, il s'établit un Dremier canal de décharge entre la cavité 24 et la chambre 17 communiquant avec la conduite d'aspiration par l'intermédiaire de la section étranglée 26. Une pompe selon la pressente invention nourrait très bien fonctionner avec ce seul canal de décharge. Toutefois, afin d'améliorer ses performances, il est prévu un second canal de décharge débouchant entre la cavité 25 et la chambre 17, autour du bord étroit de la collerette 21. Ce second canal permet également d'assurer l'alimentation correcte de la turbine, notamment lorsque la section de passage 26 est minimale. Le fonctionnement de la pompe selon l'invention peut être illustre à partir de la position du variateur représenté sur la figure 2. Le fluide pénètre dans le corps de pompe par la canalisation d'aspiration et il arrive dans la chambre 17 au travers de la section étranglée 26. Au travers de l'orifice d'entrée du premier canal de décharge délimité par le bord de la cavité 24 et le bord correspondant de la collerette 21, il se produit une circulation de fluide sous l'action de la différence de pression existant entre la chambre de diffusion 13 et la conduite d'aspiration 11. Simultanément le fluide situé dans la cavité 25 faisant partie du deuxième canal de décharge retourne dans la chambre 17 sous l'action de la haute pression qui règne dans la chambre de diffusion 13, ceci au travers de l'orifice délimité nar le bord de la cavité 25 et le bord correspondant de la collerette 21. Lorsque la section 26 est maximale, c'est-à-dire qu'il n'y a aucun étrangle- ment, on se trouve dans le cas du régime maximal illustré par la courbe A de la caractéristique HQ de la figure 4, l'ordonnée H représentant la hauteur ou pression, tandis que Q représente le débit. Au fur et à mesure que l'on diminue la section 26, c'est-à-dire que l'on fait tourner la commande 22 dans le sens de la flèche 27, on obtient un déplacement de la courbe A vers l'origine des coordonnées qui est à la fois une translation et un pivotement. la position extrême de la commande 22 correspond à un étranglement presque complet de la section 26 et est illustrée par la courbe de fonctionnement B de la figure 4.Deux butées sont prévues sur le corps de pompe, afin de délimiter la manoeuvre de la commande 22. L'une des butées correspond à la fermeture des canaux de décharge et plus particulièrement des cavités 24 et 25 par la collerette 21 et à l'ouverture complète de la conduite d'aspiration, ctest-à-dire que l'ouverture 20 coïncide sensiblement avec l'orifice de sortie de la conduite d'aspiration 11. La section 26 est alors maximale. Le variateur 18 est sensiblement vertical. Pour cette position du variateur, le régime de fonctionnement de la pompe est maximal (courbe A). L'autre butée correspond à ltétranglement minimal autorisé de la conduite d'aspiration 11 (section 26 minimale). Dans cette position les bords latéraux de la collerette 21 ne bouchent pratiquement pas les cavités 24 et 25 correspondantes.La pression et le débit de la pompe sont alors minimaux (courbe B), c'est ce qui est le plus difficile à réaliser. On peut voir ainsi que pour une variation relativement faible de pression on obtient une variation de débit beaucoup plus grande, ce qui permet d'adapter plus facilement la caractkristique de fonctionnement de la pompe avec la carac téristique de perte de charge du circuit d'utilisation. Un autre avantage est de pouvoir obtenir de très faibles débits (par exemple Q1) quelle que soit la perte de charge (HA ou Hg) de l'installation. Ceci permet notamment d'utiliser la pompe pour une grande diversité d'installations telles que celles comportant des tuyaux de faible diamètre donc à perte de charge élevée (par exemple courbe R1), ou celles à gros tuyaux (faible perte de charge, par exemple courbe R2) plus traditionnelles. Cette faculté d'obtenir un très faible débit quelle que soit la perte de charge de l'installation, et par suite une très faible vitesse a'écoulement présente l'avantage de réduire notablement le bruit de l'installation. La présente invention n'est pas limitée aux seuls exemples de réalisation représentés mais en couvre toutes les variantes en ce qui concerne, en particulier, l'utilisation de la pompe, les positions correspondantes des conduites d'aspiration et de refoulement et la forme du variateur. Dans l'exemple considéré, la turbine est du type "fermée", mais bien entendu la turbine pourrait être du type "ouverte", sans pour cela sortir du cadre - de l'invention. De même encore, la commande du variateur pourrait être automatique au lieu d'être manuelle. Bien que les principes de la pressente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement a titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVE4DICATIONS 1. Pompe centrifuge dont le corps de pompe comporte une conduite d'aspiration, une conduite de refoulement, une chambre de diffusion dans laquelle est montée une turbine et dont la caracteristique pression-débit est variable au moyen d'un canal de décharge, caractérisée en ce que - le canal de décharge met en communication la chambre de diffusion et l'orifice de sortie de la conduite d'aspiration - les sections de passage du canal de dechare débouchant dans la chambre de diffusion et dans la conduite d'aspiration sont toutes deux réglables. 2. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réglage des sections de passage à l'entrez et à la sortie du canal de décharge est simultané. 3. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le canal de décharge débouche dans la chambre de diffusion, latéralement du côté de l'aspiration. 4. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un second canal de de charge mettant en communication la chambre de diffusion côté du refoulement et la chambre d'alimentation de la turbine. 5. Pompe centrifuge selon la revendication 4, caractérisée en ce que les canaux de décharge sont sensiblement symétriques l'un de l'autre par rapport à l'axe de la turbine. 6. Pompe centrifuge selon la revendication 2, caractérisée en ce que le réglage simultané des sections de passage du canal de décharge est obtenu au moyen d'un variateur unique à commande indépendante extérieure à la pompe, disposé dans la chambre d'alimentation de la turbine. 7. Pompe centrifuge selon la revendication 6, caractérisée en ce que le variateur est constitué par un cylindre creux, - dont l'axe coïncide avec celui de la turbine - dont la paroi latérale destinée à boucher partiellement la sortie de la conduite d'aspiration, est ouverte d'un côté sur une surface plus grande que l'orifice de sortie de ladite conduite d'aspiration - dont la base située en regard de la turbine est ouverte pour permettre son alimentation et entourée d'une collerette de forme sensiblement ovale susceptible de boucher les entrées des canaux de décharge. 8. Pompe centrifuge selon la revendication 4 et selon la revendication 7, caractérisée en ce que la grande dimension de forme ovale de la collerette est supérieure à la distance entre les bords opposés des orifices des deux canaux de décharge débouchant dans la chambre de diffusion, tandis que la petite dimension de la forme ovale est inférieure à cette distance. 9. Pompe centrifuge selon la revendication 7, caractérisée en ce que la course de la commande du variateur est limitée par deux butées, l'une correspondant à la fermeture des canaux de décharge et à l'ouverture complète de la conduite d'aspiration, position pour laquelle le régime de fonctionnement de la pompe est maximal, tandis que l'autre butée correspond à l'étranglement minimal autorisé de la conduite d'aspiration pour une ouverture sensiblement maximale des canaux de décharge, position pour laquelle la pression et le débit de la pompe sont minimaux.