Brevet FR2343905A1 — publié le 19771007

-L'invention concerne les pompes destinées à élever un gros débit de liquide sur une faible hauteur. La plupart des pompes de type connu prennent des dimensions considérables et atteignent des prix prohibitifs lorsqu'elles sont conçues pour véhiculer des débits importants. En outre, les pompes à déplacement non positif, qui sont les moins mal adapteeraà cet usage: introduisent des effets de cisaillement au sein du liquide qui peuvent s'avérer nuisibles, non seulement au rendement mais également au liquide luimême, surtout lorsque celui-ci est chargé de suspensions solides ou de dispersions d'un autre liquide non miscible. Le but de l'invention est de réaliser une pompe à grosdébit et à faible hauteur d'élévation qui élimine les inconvénients précédents, c' est-à-dire qui soit d'une grande simplicité de construction et d'une grande rusticité, qui fonctionne à basse vitesse avec une faible consommation de puissance et qui n'introduise pratiquement pas de turbulence ni de cisaillements au sein du liquide. L'invention consiste à combiner un-bol tronconique fixe évasé vers le haut avec un rotor formé d'un arbre axial portant trois palettes radiales trapézordales, de préférence incurvées à leur bord d'attaque inférieur. La petite base du tronc de cône débouche au-dessous du niveau- liquide le plus bas -tandis que la grande base du tronc de c8ne comporte un bord formant déversoir d'ot le liquide élevé s'écoule au niveau le plus haut. D'autres particularités de l'invention apparartront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel: la fig. 1 est une coupe verticale axiale de la pompe; la fig. 2 est une section selon Il-Il de la fig. 1; la fig. 3 est un graphique montrant un fragment de la courbe caractéristique de la pompe. Comme on-le voit sur la fig. 1, la pompe comprend un stator formé par une paroi tronconique 1 à axe vertical évasée vers le haut. Dans ce stator est monté un rotor constitué par un arbre vertical~ 2 disposé dans l'axe du stator et sur lequel sont fixées trois pales 3 sensiblement trapézoidales s'étendant de l'arbre 2 jusqu'à la paroi 1 enlaissant subsister entre elles et cette paroi un jeu réduit. L'extrémité inférieure 4 de la paroi tronconique 1 débouche au-dessous de la surface d'équilibre 5 du liquide à élever et le bord supérieur 6 de cette paroi tronconique forme un déversoir circulaire permettant l'évacuation du liquide par écoulement naturel vers le niveau supérieur 7 avec un seuil empêchant l'écoulement inverse lors de l'arrêt de la pompe. L'ensemble est de préférence recouvert par un capot de protection 8 évitant toute projection de liquide et sur ce capot, ainsi que sur un support 9 qui se trouve fixé au-dessus, peuvent être montés deux paliers 10 et 11 soutenant l'arbre vertical 2. Un déflecteur rotatif 12 peut en outre éventuellement être monté sur l'arbre 2 en dessous du palier inférieur 10 pour protéger également celui-ci contre les projections de liquide.Enfin, le bord d'attaque inférieur 13 des pales 3 est de préférence incurvé vers l'avant par rapport au sens de rotation comme représenté sur les fig. 1 et 2. Lorsque l'arbre 2 est entraîné en rotation par un moteur ou un moto-réducteur non représenté, le liquide qui s'étend à l'intérieur du bol 1 dans le prolongement du niveau 5 se trouve mis en rotation, ce qui provoque un creusement au centre et une remontée le long des parois 1 à la périphérie. A partie d'une vitesse de rotation suffisante cette remontée de liquide le long des parois atteint le bord supérieur 6 et la pompe commence à débiter. L'arbre 2 doit donc être normalement entraîné à une vitesse supérieure à cette vitesse minimum, laquelle dépend essentiellement des dimensions de l'appareil, mais il est remarquable que cette vitesse est toujours relativement lente, c 'est-à-dire de quelques dizaines à quelques centaines de tours/minutes. La disposition de trois pales régulièrement réparties amour d'un arbre 2 et tournant dans un liquide produit un effet d'auto-centrage qui n1 introduit aucun moment de flexion ni aucune vibration dans l'arbre 2, ce qui est particulièrement important dans le cas ot cet arbre est monté en porte-à-faux avec deux paliers supérieurs 10 et 11 comme dans 11 exemple représenté. A titre de variante, l'extrémité inférieure 4 du tronc de cne 1 pourrait comporter un prolongement cylindrique ou conique fermé par un fond et muni d'entrées de liquide radiales ou tangentielles dans la paroi de ce prolongement, tandis que le fond pourrait éventuellement comporter un palier pour l'arbre 2. La pompe ainsi réalisée est remarquable en ce qu'elle est dotée d'une très grande souplesse. En effet, une fois le régime de rotation fixé comme exposé plus haut, si l'on trace la courbe caractéristique de la hauteur d'élévation en fonction du débit, comme représenté sur la fig. 3, on s'aper çoit que l'on obtient une courbe extrêmement plate. Dans la pratique on a souvent un débit imposé qui se déverse dans la cuve non représentée dans laquelle s'établit le niveau inférieur 5 et que l'on doit élever jusqu'au niveau supérieur 7. Dans ce cas il apparaît clairement sur la courbe de la fig. 3 que si le débit baisse brusquement de moitié par exemple, la hauteur d'élévation ne varie corrélativement que de 10% environ, ce qui se traduit en fait par un faible abaissement du niveau inférieur 5 de la quantité correspondante. Cette propriété est particulièrement utile dans une installation complexe comportant plusieurs pompes semblables transférant des liquides entre plusieurs cuves et où cette grande souplesse d'adaptation permet d'éviter tout problème de régulation lors des variations de régime. En plus de cette propriété, la pompe selon l'invention est visiblement d'une construction extrêmement simple et rustique et d'un encombrement réduit compte tenu du débit très important qui est susceptible de s'écouler sur toute la périphérie du seuil 6. D'autre part, son fonctionnement à faible vitesse ne consomme que peu d'énergie et conduit à un rendement élevé compte tenu de la faible turbulence de la veine liquide. En effet, celle-ci s'écoule presque d'un mouvement laminaire depuis la base jusqu'au sommet du cône, En outre, ce mouvement quasi laminaire se trouve soumis à une force centrifuge constante et non négligeable qui peut jouer un rôle utile dans certains cas, notamment lorsque le liquide véhiculé contient des particules solides en suspension, ou une dispersion d'un autre liquide non miscible dans le premier, et que l'on cherche à les séparer. REVENDICATIONS 1. Pompe élévatrice à liquide constituée par un rotor à pales trapézoidales tournant autour d'un arbre vertical dans un stator constitué par une paroi tronconique évasée vers le haut dont l'extrémité inférieure débouche au-dessous du niveau liquide inférieur et dont l'extrémité supérieure s'ouvre au-dessus du niveau liquide supérieur, le bord d'attaque inférieur desdites pales arrivant au-dessous du niveau liquide inférieur, pompe caractérisée par le fait que ledit bord d'attaque est incurvé vers l'avant dans le sens de la rotation. 2. Pompe élévatrice selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'extrémité inférieure de la paroi conique comporte un prolongement conique ou cylindrique percé d'ouvertures radiales ou tangentielles et fermé par un fond traversé ou non par l'arbre du rotor.