Brevet FR2414645A1 — publié le 19790810

La présente invention apporte des perfectionnements aux pompes. Pour certains modes de lutte contre l'incendie, par exemple par production de brouillard d'eau, il faut disposer d'une source d'eau sous haute pression. Dans les pompes'à rotor classiques du type multicellulaire ou à plusieurs étages assurant un refoulement sous haute pression, il faut prévoir un grand nombre d'étages montés én série, faute de quoi, si la pression engendrée par étage est très élevée, le rendement de la pompe, exprimé par le rapport entre l'énergie nette du fluide de sortie et l'énergie appliquée, est très faible Toutefois, il y a un inconvénient à prévoir un grand nombre d'étages à rotor : la pompe résultante est lourde, encombrante et difficilement transportable.De plus, étant donné la nécessité courante que la source d'énergie associée soit facilement transportable, il n1 est pas souhaitable de prévoir un grand nombre d'étages fonctionnant tous avec un rendement faible, de telles pompes étant en outre relativement coûteuses i fabriquer. Dans la suite de la description et dans les reven dictions annexées,-on entend par "éjecteur" un dispositif dans lequel un jet de fluide, dit fluide moteur, sous une première pression sert à entraîner du fluide sous une seconde pression, plus faible. Selon la présente invention, il est prévu une pompe à rotor à plusieurs étages comportant un éjecteur placé à l'admission d'un étage et un passage de renvoi de fluide qui fait communiquer le refoulement dudit étage ou d'un étage ultérieur avec l'éjecteur de façon qu'en fonctionnement, le fluide .moteur de l'éjecteur entraîne du fluide sous pression plus faible pour alimenter l'admission dudit étage. Les étages peuvent entre montés en série et/ou en parallèle. Un éjecteur peut étre prévu à l'admission de chaque étage; en variante, certains étages peuvent être simplement du type à rotor classique. Quand les étages sont montés en série, on peut prévoir, en plus de la sortie principale de la pompe, une ou plus d'une prise d'énergie intermédiaire interposée entre deux étages successifs. De préférence, une vanne de réglage de débit de fluide est prévue entre deux étages successifs. On peut interposer sur le passage de retour, en amont de l'éjecteur, une vanne permettant de régler l'envoi de fluide à l'éjecteur. Chaque étage de la pompe peut être, par exemple, du type centrifuge, à régénération ou à palettes, à engrenages ou à rouleaux. On va maintenant décrire en détail, à titre d'exemples, deux réalisations de lf invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels La figure 1 représente une pompe à deux étages selon l'invention. La figure 2 représente une pompe à trois étages selon l'invention. La pompe à deux étages 1 qu'on voit sur la figure 1 comprend deux étages à rotor centrifuges 2, 3,montés sur un même arbre moteur 4, et un éjecteur 5 interposé entre ces étages. L'admission du premier étage 2 est reliée à un tuyau d'alimentation 6, la sortie de fluide étant reliée à un tuyau 7, de prise d'énergie intermédiaire, et à un tuyau 8 relié à l'admission du second étage 3. Le refoulement du second étage 3 est relié à un tuyau 9 qui se divise en une branche 10 menant à une sortie de pompe sous haute pression et une branche de retour 11 menant à l'admission de l'éjecteur 5. L'éjecteur 5 comporte une tuyère motrice 12 logée dans le tuyau 8. En aval de la tuyère d'éjecteur 12, le tuyau 8 prend la forme d'un diffuseur 13 servant à rétablir la pression, le fluide qui le traverse présentant une pression statique accrue et une vitesse réduite lorsqu'il atteint l'admission du second étage 3. Une vanne réglable 14, posée sur le tuyau 8, règle l'envoi de fluide de la sortie du premier étage 2 à l'admission du second étage 3 et d'autres vannes réglables non représentées, posées sur les tuyaux 7 et 10, règlent respectivement les débits auxquels du fluide franchit la prise d'énergie intermédiaire et la sortie sous haute pression. Le mode de fonctionnement de la pompe est le suivant. A supposer que la prise d'énergie intermédiaire 7, la vanne 14 et la sortie sous haute pression soient ouvertes, du fluide pénétrant sous une première pression dans le premier étage 2 est mis sous une seconde pression, plus élevée, et envoyé en partie à la prise d'énergie intermédiaire et en partie à l'admission du second étage 3. Le fluide entrant dans le second étage 3 est mis sous une troisième pression, supérieure à la seconde pression, et envoyé en partie à la sortie haute pression et en partie à l'éjecteur 5. Le fluide qui franchit la tuyère motrice 12 est sous plus forte pression que le fluide présent dans le tuyau 8 ét entrain ce fluide sous pression plus faible, élevant ainsi la pression statique du fluide qui alimente l'admission du second stage 3. De ce fait, la pression statique du fluide qui quitte le second étage 3 est aussi rendue plus forte qu'elle ne le serait en l'absence de l'éjecteur 5. L'éjecteur 5 exerce en outre un effet d'aspiration sur le fluide qui traverse le premier étage 2, ce qui augmente le débit d'admission de la pompe On conçoit que, par réglage de la vanne 14 et de la vanne réglant le débit de franchissement de la prise intermé diaire, on peut ajuster en toutes proportions souhaitées la répar tition du fluide débité par le premier étage 2 entre la prise intermédiaire et l'admission du second étage. Outre qu'elle règle le débit d'alimentation du second étage 2, la vanne 14 joue, lorsqu'elle est fermée, deux autres rôles : en premier lieu, elle assure l'envoi de fluide à un tuyau non représenté desservant l'assemblage d'étanchéité du second étage, pour éviter que cet assemblage ne fonctionne à sec; en second lieu, elle permet au fluide éventuellement retenu dans l'étage haute pression, quand la sortie haute pression est fermée, de s'écouler par un tuyau, non représenté, reliant le tuyau 9 au tuyau d'alimentation 6, ce qui évite de réduire le rendement de la pompe en faisant refouler du fluide en circuit fermé par le second étage. Suivant une variante non illustrée, on interpose une vanne sur le tuyau de retour 11, en amont de l'éjecteur 5. Quand cette vanne est fermée, l'envoi de fluide à l'éjecteur 5 est interrompu. Dans ce cas, le fluide passant par le tuyau 10 à la sortie haute pression est sous la pression qu'on obtiendrait avec une pompe à plusieurs étages classique de mêmes dimensions ne comportant pas l'éjecteur 5. Selon cette variante, la tuyère motrice 12 peut être axialement réglable en vue de l'augmentation du débit de traversée de l'éjecteur 5. Selon une autre modification non illustrée apportée à la pompe 1 décrite ci-dessus, un tuyau dérivé, relié au tuyau 8 en aval de la vanne 14, mène à l'admission du premier étage 2. Ce tuyau dérivé renvoie une partie du fluide débité par le premier étage à l'entrée de cet étage et évite que le fluide pompé n'atteigne une température inadmissible quand la prise d'énergie intermédiaire est fermée, que la vanne 14 est ouverte et que le débit de la sortie haute pression est nul ou très faible. Le tuyau dérivé peut contenir un élément sensible à la température, par exemple thermostat, destiné à régler le débit auquel du fluide le traverse. La pompe à trois étages 20 représentée sur la figure 2 comprend trois étages à rotor centrifuges 21, 22, 23, montés sur un même arbre moteur 24, et deux éjecteurs 25 et 26 interposés, le premier, entre les étages 21 et 22 et le second, entre les étages 22 et 23. Le premier étage 21 présente une admission reliée à un tuyau d'alimentation 27 et sa sortie est reliée à un tuyau 28 menant à l'admission du second étage 22. La sortie du second étage 22 est reliée à un tuyau 29 qui se divise en une branche 30, menant à l'admission du troisième étage 23, et une branche de retour 31 menant à l'admission de l'éjecteur 25. L'éjecteur 25 comporte une tuyère motrice 32 logée dans le tuyau 28. La sortie de fluide du troisième étage 23 est reliée à un tuyau 33, divisé en une branche 34, desservant une sortie haute pression, et une branche de retour 35 menant à l'admission de l'éjecteur 26. L'éjecteur 26 comporte une tuyère motrice 36 logée dans le tuyau 30. Chacun des tuyaux 28 et 30 présente, en aval de l'éjec- teur 25, 26 associé, un tronçon en forme de diffuseur, 37 et 38 respectivement, afin d'augmenter la pression statique et de réduire la vitesse du fluide qui le traverse. Pendant le fonctionnement de la pompe, le premier éjecteur 25, qui reçoit le fluide sortant du second étage 22, rend la pression statique de fluide apparaissant à l'entrée de ce second étage, ainsi que le débit de traversée du premier étage 21, plus élevés qu'ils ne le seraient en son absence. Le second éjecteur agit d'une manière analogue pour augmenter la pression statique de fluide et le débit apparaissant à l'admission du troisième étage 23. Ainsi, la pression statique finale de sortie du fluide est supérieure à celle qu'on obtiendrait avec une pompe à trois étages classique de mêmesdimensions mue à la même vitesse, mais dépourvue des éjecteurs 25, 26. Dans la pompe 20 décrite ci-dessus, la totalité du fluide admis traverse les trois étages et il n'est pas prévu de prise intermédiaire semblable à celle de la pompe 1 décrite à propos de la figure 1. Toutefois, il va de soi qu'on peut éventuellement prévoir une ou plus d'une prise intermédiaire à la sortie du premier étage 21 et/ou du second étage 22 de la pompe 20. La description donnée ci-dessus n'est pas limitative et l'on pourra apporter aux réalisations décrites diverses modifications : par exemple, une partie du fluide sortant du premier étage 2 ou 21 de la pompe 1 ou 20 décrite ci-dessus peut etre envoyée à l'entrée d'un autre éjecteur à tuyère motrice située à l'admission du premier étage. L'admission d'un éjecteur peut recevoir du fluide provenant de la sortie d'un étage situé en aval de l'étage recevant le fluide moteur de l'éjecteur. Ainsi, dans la réalisation illustrée par la figure 2, le premier éjecteur 25 peut recevoir du fluide provenant de la sortie non du second étage 22, mais du troisième étage 23.De plus, on peut poser sur chacun des tuyaux de retour 31, 35 une vanne située en amont de l'éjecteur 25, 26 associé, afin de pouvoir interrompre éventuellement l'envoi de fluide à l'un et/ou l'autre des éjecteurs. Les tuyères motrices 32, 36 des éjecteurs 25, 26 peuvent tre réglables axialement. On voit que la présente invention propose une pompe à plusieurs étages permettant d'obtenir une pression de refoulement supérieure à celle que peut généralement fournir une pompe à rotor à plusieurs etages de mêmes dimensions, tournant à la mégie vitesse. On peut obtenir cette pression accrue sans augmenter le niveau de bruit ni dégrader le rendement, comme ce serait le cas avec des pompes à rotor classiques, centrifuges ou à régénération, fonctionnant à une vitesse égale ou supérieure. La pompe à plusieurs étages selon l'invention permet en outre de prévoir des prises d'énergie intermédiaires aptes à constituer deux ou plusieurs sources de fluide sous des pressions différentes, par exemple sous pression faible et/ou sous haute pression. Une telle pompe est donc particulièrement indiquée dans le domaine de la lutte contre les incendies, où l'on peut utiliser l'alimentation basse pression pour agir directement sur l'incendie et l'alimentation haute pression pour engendrer un brouillard d'eau servant d'agent d'extinction. REVENDICATIONS 1.- Pompe à rotor multicellulaire ou à plusieurs étages, caractérisée en ce qu'un éjecteur (5, 25, 26) est prévu a l'admission d'un étage donné (3, 22, 23) et en ce qu'un passage de retour de fluide (11, 31, 35) fait communiquer la sortie dudit étage (3, 22, 23) ou d'un étage ultérieur avec 11 éjecteur (5, 25, 26), de sorte qu'en fonctionnement, le fluide moteur de l'éjecteur (5, 25, 26) entraîne du fluide sous pression plus faible pour alimenter l'admission dudit étage donné (3,22,23). 2.- Pompe à plusieurs étages selon la revendication 1, caractériséeen ce que le passage de retour de fluide (11, 31, 35) fait communiquer la sortie dudit étage donné (3, 22, 23) avec l'éjecteur (5, 25, 26). 3.- Pompe à plusieurs étages selon la revendication 1, caractérisée en ce que le passage de retour de fluide fait com musiquer avec l'éjecteur la sortie d'un étage situé en aval dudit étage donné. 4.- Pompe à plusieurs etages selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les stages (2, 3) sont montés en série et en ce qu'une prise d'énergie intermédiaire (7) est prévue entre deux étages successifs (2, 3). 5.- Pompe à plusieurs étages selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une vanne (14) de réglage de débit de fluide est interposée entre deux étages successifs (2, 3). 6.- Pompe à plusieurs étages selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'éjecteur (5, 25, 26) est logé dans un tuyau (8, 28, 30) menant à l'admission dudit étage (3, 22, 23) et en ce qu'un tronçon de ce tuyau situé en aval de l'éjecteur (5, 25, 26) est réalisé sous forme de diffuseur (13, 37, 38). 7.- Pompe à plusieurs étages selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les rotors de tous les étages (2, 3, 21, 22, 23) sont montés sur un même arbre moteur (4, 24). 8.- Pompe à plusieurs étages selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une vanne est posée sur le passage de retour en amont de l'éjecteur. 9.- Pompe à plusieurs étages selon la revendication 8, caractériséeen ce que éjecteur (5, 25, 26) comporte une tuyère motrice (12, 32, 36) réglable.