Brevet FR2384138A1 — publié le 19781013

La présente invention se rapporte a une pompe de circulation, notamment, pour installations de chauffage et d'eau non potable, dont le corps est divisé par une cloison en une première chambre contenant la pompe et en une seconde chambre contenant le rotor du moteur d'actionnement, ces deux chambres communiquant par la fente d'un palier radial. Les pompes de ce genre sont principalement utilisées pour réaliser une circulation forcée de l'eau dans les tuyauteries des installations de chauffage, ainsi que des installations d'alimentation en eau chaude. La présence de la cloison a pour but d'empêcher un échange de chaleur sans restriction entre le circuit de la pompe et la chambre du rotor, afin d'éviter de salir le moteur et pour prévenir-les incidents de fonctionnement résultant d'un blocage de celui-ci. En outre, la majeure partie de la chaleur résultant des pertes électriques dans le moteur doit etxe évacuée å travers cette cloison vers l'eau maintenue en circulation par la pompe. En conséquence, la température des enroulements du stator du moteur est, dans une très large mesure, déterminée par la conductibilité thermique de la cloison du fait que, en raison des facteurs de transfert de chaleur défavorables du corps de la pompe, seulement environ 20 % de la chaleur qui se développe dans le moteur est évacuée directement-dans l'environnement, le reste de la chaleur provenant des pertes électriques parvenant, par le tube fendu, dans la chambre du rotor d'od elle est transmise, par l'eau qui s'y trouve, a la cloison et traverse celle-ci pour parvenir finalement a I'eau que la pompe doit faire circuler. Ainsi donc, la température de l'eau contenue dans la chambre du rotor sera toujours supérieure a celle de l'eau des circuits de chauffage et d'eau non potable. Il en résulte certaines difficultés, notamment, du fait que quand la pression dans la chambre du rotor descend au-dessous d'un certain seuil, il peut y avoir formation de vapeur. Dans ces conditions, le palier cesse d'être lubrifié par l'eau, ce qui peut provoquer une détérioration de celui-ci et de la pompe toute entière. Un tel problème de lubrification peut également se poser lorsque l'air n'est pas convenablement purgé des circuits de chauffage et que la pompe est amenée a faire circuler un courant d'eau contenant des bulles d'air. En effet, ces bulles d'air sont refoulées par la force centrifuge de la turbine vers le centre de rotation de celle-ci, c'est-à-dire, quelles peuvent se concentrer le long du pourtour de 1' arbre de la pompe et, par conséquent, à la fente du palier de celui-ci, du coté de la pompe, avec, pour conséquence, que 1' arbre peut être amené à tourner à sec et peut, au bout d'un certain temps, setre détérioré. La présente invention s'est fixé pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus et d'apporter une pompe dans laquelle l'arbre ne risque pas de tourner à sec et où sont, en outre, assurées de bonnes conditions d'échange de chaleur entre la chambre du rotor et celle de la pompe a travers la cloison. La solution apportée à ces problèmes par l'invention dans une pompe de circulation du type précité est caractérisée en ce qu'au moyen d'un déflecteur, l'eau est-déviée radialement vers l'intérieur, de la région de pression de la chambre de la pompe, vers l'extrémité située du côté de la pompe de la fente du palier. Dans ces conditions, il se développe a la fente du palier une pression hydraulique qui est égale à la pression régnant dans la zone de pression de la pompe et, qui de ce fait, correspond a la somme de la pression de l'installation et de la pression de la pompe. Cette pression se propage par la fente du palier et, au besoin, aussi par des trous percés dans la cloison, a la chambre du rotor de sorte que dans celui-ci aussi une pression suffisamment élevée s'exerce, avec pour conséquence que la formation de vapeur est réfrénée, au moins dans une très large mesure. Enfin, la présence d'une surpression a la face frontale voulue de la fente du palier assure aussi que le palier luimême sera toujours lubrifié, mème dans le cas où l'eau en circulation contient de l'air. Selon une autre particularité de l'invention, la cloison et le déflecteur en forme de disque qui lui est opposé délimitent, au moins, un canal essentiellement radial, dont l'orifice d'entrée radialement extérieur communique avec la région de pression de la chambre de la pompe, tandis que son extrémité radialement intérieure est située dans la région de la fentedu palier et s'étend autour du pourtour de l'arbre et. de la, est reliée par une fente annulaire ou autre, constituant l'orifice de sortie du canal, avec la chambre de la pompe. A cette fin, le déflecteur, dont le corps a la forme d'un disque à symétrie de révolution, peut présenter un trou central espacé à une certaine distance de l'arbre de la pompe, de sorte que la section de l'orifice de sortie du canal est déterminée par la surface comprise entre le bord de ce trou et le pourtour de l'arbre. Dans ces conditions, une certaine quantité d'eau de la chambre de pression est refoulée radialement de l'extérieur vers l'intérieur par le canal formé entre le déflecteur et la cloison, vers l'extrémité voisine de la pompe de la fente du palier. Une partie de l'eau gagne, par la fente du palier et/ ou par des trous, la chambre du rotor jusqu'à ce que dans celleci se soit établie la meme pression que dans la chambre de pression de la pompe, tandis que l'autre partie de l'eau circulant par le canal revient, par son orifice de sortie, dans la chambre de la pompe et représente ainsi, le longs du pourtour de l'arbre, un courant qui empêche les bulles d'air qui pourraient s'être accumulées au centre de la turbine d'entrer dans le canal et dans la fente du palier. D'ailleurs, le courant d'eau qui circule dans le canal passe directement sur la cloison et évacue la chaleur de celle-ci, ce qui contribue à diminuer le risque de voir se former de la vapeur dans la chambre du rotor. En outre, le déflecteur m.étal- lique, relié à la cloison constitue une surface d'échange de chaleur indirecte. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen du dessin annexé qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. La figure unique est une vue latérale, partiellement en coupe, d'une pompe de circulation pour installation de chauffage. En se référant au dessin, on voit que le corps 1 de la pompe est divisé en une cloison 3, s'étendant radialement à l'axe longitudinal 2, en une chambre 4 contenant la pompe et en une chambre 5 dans laquelle est logé le rotor. La cloison 3 est traversée par un arbre 6, entraîné par un moteur électrique la traversée étant située, notamment, dans la région d'un palier radial-axial 7 dont la bague, située à gauche sur la figure, est fixée à une coquille formée sur la cloison 3, tandis que l'autre bague tourne avec l'arbre 6. L'extrémité de l'arbre, voisine de la pompe, porte la turbine 8 de celle-ci, dont la chambre d'aspiration porte la référence 9 et la chambre de pression la référence 10. Les flèches du dessin indiquent les directions de circulation de l'eau. Les moyens prévus, ainsi que les possibilités représentées de réglage du débit de la pompe ne nécessitent pas d'être décrits plus en détail ici. Enfin, il serait également superflu de décrire les détails de la structure de la pompe elle-meme, celle-ci étant connue.Selon l'invention, on dirige un courant d'eau, au moyen d'un déflecteur 11, radialement vers l'intérieur, à partir de la chambre de pression lo, vers l'extrémité, voisine de la pompe, de l'intervalle 7a du palier et ce, notamment, par un canal essentiellement radial 12 qui est limité par la cloison 3 et par la partie opposee à la cloison 3 du déflecteur 11, qui a la forme d'un disque. L'orifice d'admission 12a du canal 12 communique directement avec la chambre de pression 10, tandis que l'extrémité radialement intérieure 12b du canal 12, qui constitue l'orifice de sortie de celui-ci, est située au voisinage de l'intervalle 7a du palier et forme un anneau autour de 1' arbre 6 de la pompe. En somme, cet orifice de sortie forme un intervalle annulaire qui débouche dans la chambre de la pompe, au voisinage du moyeu de la turbine 12. A cette fin, le déflecteur ll,qui est un corps plat de révolution, est percé, à une certaine distance de l'arbre 6, d'un trou de sorte que l'intervalle annulaire mentionné est formé par l'espace compris entre le bord dudit trou et le pourtour en regard de l'arbre. La pression régnant dans la chambre 10 est égale à la somme de la pression de l'installation et de la pression de refoulement développée par la turbine 8. Cette pression se propage par l'orifice 12a et le canal 12 jusqu'à l'intervalle 7a du palier et, de là, gagne la chambre 5 du rotor lequel est ainsi exposé à une pression plus élevée, comparativement aux pompes connues de ce genre, ce qui supprime la formation de vapeur et élimine les conséquences qui en découlent. A cette fin, il faut que la section de l'orifice 12a soit plus grande que celle de l'orifice de sortie 12b faute de quoi l'eau entrant dans le canal 12 peut immédiatement s'en échapper par l'orifice 12b sans qu'une pression appréciable se développe à la fente 7a. Avec les dimensions représentées, ce mode de fonctionnement peut surtout être obtenu lorsque le diamètre extérieur du déflecteur 11 est compris entre 0,5 et 1,8 fois le diamètre extérieur de la turbine 8. Comme il a été expliqué plus haut, pendant le circulation d'une eau contenant de l'air, les bulles d'air s' accumulent au centre du plan de rotation de la turbine, c'est-à-dire, principalement le long du pourtour de l'arbre, dans l'espace compris entre la turbine 8 et le déflecteur 11. Toutefois, le courant continu d'eau traversant l'orifice de sortie 12b en direction de la turbine empêche une circulation à contre-courant d'air a travers l'orifice 12b en direction de l'intervalle 7a du palier et, partant, évite que celui-ci cesse d'être lubrifié. Le choix du. rapport des sections de l'orifice d'entrée 12a et de l'orifice de sortie 12b dépend aussi de la quantité d'eau qui est appelée à circuler le long de la surface de la cloison 3 délimitant le canal 12. Dans tous les cas, un choix judicieux du rapport des sections permet, compte tenu des conditions de fonctionnement et des caractéristiques de construction, de réaliser un échange de chaleur optimal entre la chambre 5 du rotor et la chambre 4 de la pompe, à travers la cloison 3. Pour simplifier la fabrication et le montage, on réalise le déflecteur 11 et la cloison 3 sous la forme de pièces en talle estampée ou emboutie et on les solidarise en un ensemble unitaire par soudage. En outre, on peut prévoir sur la cloison ou sur le déflecteur, par exemple, des éléments saillants 13 qui déterminent l'espacement entre la cloison 3 et le déflecteur 11 et, partant, la largeur du canal 12 et au moyen desquels la liaison par soudage entre la cloison et le déflecteur peut être réalisée. En variante, au mode de réalisation représenté et décrit, on pourrait, a la place de l'orifice d'entrée circulaire 12a, prévoir plusiQurs canaux ayant des orifices d'entrée séparés débouchant dans la chambre de pression 10. Ces canaux individuels devront alors être réunis en un canal annulaire unique dans la région de l'intervalle 7a du-palier, afin de réaliser, par rapport a l'axe longitudinal 2 et par rapport au pourtour de l'arbre, des conditions d'écoulement symétriques à l'intervalle du palier et à l'orifice de sortie annulaire. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans qu'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Pompe de circulation, notamment, pour installations de chauffage et d'eau non potable, dont le corps est divise par une cloison en une première chambre contenant la pompe et en une seconde chambre contenant le rotor du moteur d'actionnement, lesdites deux chambres communiquant par l'intervalle d'un palier radial, carac péris8 en ce que au moyen d'un déflecteur (11), l'eau est déviée radialement vers l'intérieur, de la zone de pression (10) de la chambre de la pompe, vers l'extrémité de l'intervalle (7a) du palier située du côté de la pompe. 2. Pompe de circulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cloison (3) et le déflecteur (11) en forme de disque qui lui est opposé délimitent, au moins, un canal (12) essentiellement radial, dont l'orifice d'entrée radialement extérieur (12a) communique avec la zone de pression (10) de la chambre de la pompe, tandis que son extrémité radialement intérieure (12b) est située dans la région de l'intervalle (7a) du palier et s'étend autour du pourtour de l'arbre (6) de la pompe, et, de là, est reliée par une fente annulaire, constituant l'orifice de sortie du canal avec la chambre (4) de la pompe. 3. Pompe de circulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section de l'orifice d'entrée (12a) est plus grande que la section de l'orifice de sortie (12b). 4. Pompe de circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le déflecteur (11), à symétrie de révolution, est percé d'un trou central s'étendant à une certaine distance de l'arbre (6) et en ce que l'orifice de sortie (12b) du canal (12) est déterminé par l'espace compris entre le bord dudit trou et le pourtour dudit arbre. 5. Pompe de circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le diamètre extérieur du déflecteur (11) est compris entre 0,5 et 1,8 fois le diamètre extérieur de la turbine (8). 6. Pompe de circulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le déflecteur (11) et la cloison (3) sont réunis, par soudage, en un ensemble unitaire. 7. Pompe de circulation selon la revendication 6, caractérisée en ce que des éléments saillants (13) sont prévus sur la cloison (3) ou le déflecteur (11), lesdits éléments saillants déterminant l'espacement entre la cloison et le détecteur et, partant, la largeur du canal (12), la solidarisation de la cloison et du déflecteur étant réalisée au moyen desdits éléments saillants.