Brevet FR2442356A1 — publié le 19800620

La présente invention concerne une pompe centrifuge étanche qui ne comporte pas d'organes d'étanchéité tournants et qui est d'une application particulièrement utile et avantageuse dans des installations qui exigent d'isoler le milieu où le fluide mû par la pompe circule, ce fluide pouvant. être un liquide d'une nature quelconque compatible avec le fonctionnement correct de la pompe et tel que, par exemple, eau, huile, composés chimiques liquides, composés à base acide, corrosifs, etc.... La pompe selon l'invention est aussi particuliè- rement avantageuse du fait de la durée exceptionnelle de l'étanchéité de la machine, le fonctionnement de la pompe se poursuivant pendant des périodes continues très longues sans qu?il se produise aucune perte provoquée par la détérioration de l'étanchéité de ladite pompe. Ainsi, l'invention concerne une pompe centrifuge étanche, caractérisée en ce que l'arbre de cette pompe qui a pour r8le d'imprimer le mouvement à la roue ou aux roues mobiles est convenablement incliné, préférablement d'un angle faible par rapport à l'axe de la pompe, axe qui coricide sensiblement avec l'axe de l'arbre moteur de celle-ci, ledit arbre incliné rencontrant ledit axe à un point approprié, de façon que la rotation de l'arbre moteur, qui est relié à l'arbre incliné précité, provoque un mouvement de révolution des extrémités de l'arbre de la pompe autour de l'axe de la pompe elle-meme, lequel arbre ne tourne pas autour de lui-m8me mais décrit, en substance, au cours de son mouvement commandé, des surfaces coniques imaginaires dont les sommets -coincident avec le point d'intersection des axes de l'arbre commandé et de l'arbre moteur. Selon un mode avantageux de mise en oeuvre de la pompe, qui rend celle-ci particulièrement adaptée pour fonctionner immergée dans un liquide, la pompe est caractérisée en ce qu'elle. est accouplée à un moteur électrique hermétiquement clos. Ces caractéristiques et d'autres particularités de l'invention seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, faite en référence aux dessins annexés, tant la description que les dessins étant donnés à titre d'exemple purement indicatif nullement limitatif de la portée de l'invention. Dans les dessins - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la pompe selon un premier mode de mise en oeuvre de l'invention dans lequel l'arbre commandé incliné entraîne une roue mobile centrifuge unique, tournant dans une chambre d'aspiration et de refoulement correspondante. - La figure 2 est une vue en coupe transversale de la pompe de la figure 1, prise suivant un plan passant par la chambre de la roue mobile. - La figure 3 est une vue en coupe longitudinale analogue à celle de la figure 1, illustrant une première variante de mise en oeuvre de la pompe centrifuge selon l'invention, dans laquelle la transmission du mouvement à 11 arbre moteur a lieu de l'extérieur et la pompe comporte deux roues mobiles travaillant dans des chambres d'aspiration et de refoulement respectives, la pompe étant, par conséquent, du type multiplex ou multicellulaire. - La figure 4 est une vue en coupe longitudinale de la pompe centrifuge étanche conforme à l'invention, selon une variante qui rend l'usage de cette pompe particu fièrement avantageux dans la condition immergée. - La figure 5 est une vue en coupe longitudinale de la pompe à immersion mais lorsque, au lieu d'une seule roue mobile comme dans le cas de la figure 4, cette pcmpe comporte deux roues mobiles, c'est-à-dire que la pompe est du type duplex ou multiplex. En se référant maintenant aux figures 1 et 2, on voit que 4 et 5 désignent respectivement les arbres moteurs de la pompe centrifuge Al, à une roue mobile, et de la pompe centrifuge A2, à deux roues mobiles, l'arbre 4 étant l'arbre du moteur électrique 63 associé, tandis que l'arbre 5 reçoit le mouvement de rotation et la puissance correspondante à partir d'un moteur extérieur (non illustré), par l'entremise d'une transmission (non illustrée) prévue à cet effet, B désignant une poulie calée sur 11 arbre 5, destinée à coopérer avec une courroie de transmission. C désigne un accouplement ou joint, d'un type approprié quelconque, qui est destiné à être relié au moteur (non représenté) en vue d'entraîner en rotation ledit arbre 5 bien entendu, en présence du joint C, la poulie B est omise, et inversement. Tant l'arbre 4 que l'arbre 5 peuvent s'accoupler chacun soit à la pompe simplex AI (à une roue mobile), soit à la pompe multiplex A2 (à deux ou plusieurs roues mobiles). L'arbre moteur 4 (5), qui se situe dans l'axe de l'enveloppe de la pompe, est supporté par des paliers 6 et 7, ledit arbre portant, calé sur celle de ses extrémités qui est dirigée vers la chambre d'aspiration et de refoulement, un coussinet excentré 8, tandis qu'à son autre extrémité, l'arbre moteur porte une masse excentrée 9, laquelle, combinée à la masse excentrée du coussinet, permet d'équilibrer la roue mobile ainsi que les parties en rotation de la pompe et de l'arbre 4 (5). La référence 10 désigne l'arbre de la pompe, c'est-à-dire l'arbre commandé par l'arbre moteur 4, l'axe de l'arbre 10 étant incliné de quelques degrés par rapport à l'axe de l'arbre 4, et à l'axe de la pompe en conséquence. L'arbre 10 est supporté par le joint sphérique ou à rotule 1 1 dont le centre coïncide sensiblement avec le point où l'axe de l'arbre 10 rencontre l'axe de l'arbre 4. les deux extrémités de l'arbre 10 sont respectivement accouplées, l'une-notamment l'extrémité dirigée vers l'arbre moteur 4avec le coussinet 8, l'autre avec la roue mobile 12 qui se trouve logée dans la chambre 50 d'aspiration et de refoulement, cette chambre comportant la tubulure axiale d'aspiration 15 et la tubulure tangentielle de refoulement 14. lorsque l'arbre moteur 4 tourne, le coussinet excentré 8 se meut d'un mouvement de révolution autour de l'axe de l'arbre. L'extrémité de l'arbre 10, qui est accouplée librement avec le coussinet 8, se meut du même mouvement de révolution, en décrivant des cercles concentriques à l'axe de l'arbre 4. L'arbre de pompe 10, sans tourner sur lui-même, fonctionne en guise de levier qui a pour point d'appui le joint à rotule 11, lequel se situe dans l'axe de l'arbre moteur 4, également au point où cet axe rencontre l'axe de l'arbre 10, ledit arbre 10 transmettant le mouvement de révolution à son autre extrémité, c'està-dire à l'extrémité qui supporte la roue mobile 12. Cette roue 12, qui se trouve placée dans la chambre 50, est constituée par un anneau ou par plusieurs anneaux indéformables, engagés avec un grand jeu l'un dans l'autre et sur l'extrémité de l'arbre 10. Lorsque cette extrémité se meut d'un mouvement de révolution, la roue mobile 12 est amenée, sous l'effet de la force centrifuge, à s'appliquer, par sa surface interne, contre la surface conique 52 de ladite extrémité d'arbre, ladite roue mobile 12 étant ainsi obligée de suivre cette surface 52 dans son mouvement circulaire, qui est égal au mouvement de l'autre extrémité d'arbre, coopérant avec le coussinet 8.La face cylindrique externe de l'anneau constituant la roue mobile 12 fonctionne comme une aube pour imprimer un mouvement de rotation au liquide contenu dans la pompe, et qui pratiquement existe dans la chambre 50 et la chambre 56 à travers le passage 58. Sous l'effet de la force centrifuge, le liquide est poussé dans la buse ou tubulure tangentielle 14 de refoulement, tandis qu'une autre quantité de liquide est aspirée par la tubulure axiale 15 vers le centre de la chambre 50. La chambre n'est.ouverte qu'en regard de la tubulure 15 et de la tubulure 14, tandis que 1' étanchéité entre 1 ' arbre 10 et les autres constituants associés de la pompe, est assurée par le manchon élastique, souple 13 qui est soudé à la fois à l'arbre 10 et à l'enveloppe de telle façon que, tout en restant parfaitement intègre, exempt de toute solution de continuité, ce manchon puisse suivre de manière flexible le mouvement de l'arbre 10 et maintenir à la perfection l'étanchéité. Pratiquement, l'axe de l'arbre commandé 10 décrit, en substance, au cours de son mouvement, des surfaces ou pans coniques imaginaires dont les sommets coïncident avec le point fixe d'intersection de l'axe de l'arbre commandé -qui entraine la roue mobile 12- avec l'axe de l'arbre moteur. La figure 3 représente la pompe A2, dite pompe multiplex ou multicellulaire, du fait que cette pompe comporte une pluralité -au nombre de deux dans le cas illustré- de roues mobiles annulaires. La pompe A2 est analogue à la pompe Al et chacune des deux roues annulaires 1 6 et 1 7 tourne dans sa propre chambre 51 et 53 respectivement. Les diaphragmes 18 et 19 séparent les deux chambres 51, 53 l'une de l'autre. La roue mobile 16 aspire par la tubulure 20 et refoule le liquide, à travers la communication 21, dans la chambre 53 de la roue mobile 17, laquelle refoule à son tour le liquide aspiré vers le c8té débit de la pompe, dans la tubulure de refoulement en pression 22. La figure 4 représente en 60 la potpe simplex ou unicellulaire, qui est accouplée, par l'intermédiaire d'un multiplicateur de vitesse 62, avec le moteur électrique 64 de type enfermé. L'arbre 66 du moteur entrain, par l'entremise du multiplicateur 62 -celui-ci pouvant titre constitué d'une transmission à roues dentées ou A de friction, d'une transmission par chaînes, ou de tL On peut noter que l'arbre incliné 10, qui opère de la même façon que décrite en référence aux figures précé- dentes, n'entraine qu'une seule roue annulaire 12, cette roue tournant, sous l'effet de la force centrifuge, dans la chambre 68. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l'arbre incliné 10 entraine les deux roues mobiles 16, 17 qui tournent dans les chambres 51 et 53 respectivement ; ; dans ce cas la pompe est une pompe centrifuge multiplex ou multicellulaire, dont le moteur électrique 64 opère la présence du multiplicateur 62, de sorte que la pompe fonctionne à la même vitesse que le moteur. La pompe simplex A3 et la pompe multiplex 4 peuvent être indifféremment reliées au moteur électrique équipé d'un multiplicateur, ou au moteur électrique nan équipé d'un multiplicateur. La boite contenant le moteur électrique, qui est d'un type approprié quelconque, peut être remplie d'huile de sorte que le moteur peut fonctionner en bain d'huile. En considération du fait que les pompes A3, A4 fonctionnent préférablement à axe vertical dans les puits d'extraction, l'extrémité 70 de l'arbre 10 est pourvue d'un appendice 72 qui agit sur la roue mobile annulaire pour la faire appliquer en adhérant contre 11 extrémité de l'arbre au début du mouvement, 1' arbre 10 de la figure 4 n'ayant qutun seul appendice 72, tandis que, d'une manière évidente, 11 arbre de la figure 5 comporte les deux appendices précités. Ces appendices ne sont pas nécessaires si les roues mobiles sont formées par plusieurs anneaux, l'un à l'intérieur de l'autre. les pompes AN, A4 présentent leurs tubulures ou buses d'aspiration 15, respectivement de refoulement en pression 14, opportunément disposées ; dans le cas considéré, les tubulures d'aspiration sont des tubulures radiales et les tubulures de refoulement sont des tubulures axiales. En pratique, les détails de mise en oeuvre de l'invention peuvent varier sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Pompe centrifuge étanche, caractérisée en ce que l'arbre de pompe qui est destiné à imprimer le mouvement à la roue ou aux roues mobiles, est incliné, préférablement d'un angle de quelques degrés, par rapport à l'axe de la pompe qui colncide sensiblement avec l'axe de l'arbre moteur de ladite pompe, ledit arbre incliné rencontrant ledit axe à un point approprié, de façon que la rotation de l'arbre moteur, qui est relié à l'arbre incliné précité, provoque un mouvement de révolution des extrémités de l'arbre de la pompe autour de l'axe de la pompe elle-même, ledit arbre incliné ne tournant pas sur lui-m8me mais décrivant, en substance, au cours de son mouvement commandé, des surfaces coniques imaginaires, dont les sommets coïncident avec le point d'intersection des axes de l'arbre commandé et de l'arbre moteur, le système ne comportant aucun organe d'étanchéité hydraulique mis en rotation. 2 - Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce' que, étant particulièrement adaptée à fonctionner immergée dans un liquide, cette pompe est accouplée à un moteur électrique hermétiquement clos. 3 - Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1 , caractérisée en ce que l'arbre entraînant la ou les roues mobiles est supporté à l'endroit de la zone où l'axe de cet arbre rencontre l'axe de la pompe, le support étant préférablement constitué par un joint à rotule, un joint à cardan ou analogue, qui fonctionne en point d'appui pour le mouvement dudit arbre, une extrémité de cet arbre servant à supporter et à entraîner la, ou lesdites roues mobiles, tandis que l'autre extrémité de l'arbre reçoit le mouvement de rotation et la puissance correspondante à partir de l'arbre moteur. 4 - Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque roue mobile est constituée par un anneau ou par plusieurs anneaux indéformables engagés avec un grand jeu l'un dans l'autre et sur l'extrémité correspondante de l'arbre de pompe, ledit jeu étant tel que lorsque ladite extrémité se meut d'un mouvement de révolution autour de l'axe de la pompe, l'anneau s'applique, sous l'effet de la force centrifuge, en adhérant contre la face de ladite extrémité dont ledit anneau suit le mouvement en conséquence, les faces cylindriques externes des roues mobiles annulaires fonctionnant comme des aubes pour imprimer un mouvement de rotation au liquide contenu dans la pompe. 5 - Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que, étant dépourvue d'organes tournants d'étanchéité hydraulique, cette pompe comporte, afin d'assurer ladite étanchéité, un manchon, un soufflet, un diaphragme élastique souple ou analogue, soudé à la fois à l'arbre de la roue mobile et au corps de la pompe, et monté par son centre ou plan de flexion, à l'endroit du point de rencontre de l'axe de l'arbre de la roue mobile avec l'axe de l'arbre moteur, ledit manchon ou analogue étant soudé de manière à rendre étanche la pompe et à suivre -tout en gardant son intégrité- de façon flexible l'arbre de la roue mobile dans son mouvement de révolution. 6 - Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre moteur est coaxial et extérieur à la pompe, une extrémité dudit arbre moteur portant un coussinet excentré ou analogue s'accouplant librement avec l'extrémité correspondante de l'arbre de la roue mobile, .tandis qu'à son autre extrémité ledit arbre moteur porte une masse excentrée laquelle, combinée à la masse du coussinet, permet d'équilibrer la roue mobile, les parties en rotation et le mouvement des organes correspondants. 7 - Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre moteur est le même arbre du moteur actionnant la pompe, ou un arbre qui reçoit le mouvement de rotation et la puissance.. fournis par un moteur extérieur à la pompe proprement dite, par l'intermédiaire d'une transmission appropriée queleonque, telle que, par exemple, une transmission par courroie, une transmission par chaîne, ou par acouplement coaxial. 8 - Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre incliné porte à son extrémité une roue mobile unique tournant ou plusieurs anneaux tournan.t l'un dans l'autre dans une chambre correspondante, la pompe étant dans ce cas une pompe de type simplex ou unicellulaire. 9 - Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre incliné porte à son extrémité une pluralité de roues mobiles tournant dans des chambres correspondantes, la pompe étant dans ce cas une pompe de type multiplex ou multicellulaire. 10 -Pompe centrifuge étanche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe étant du type à plusieurs roues mobiles annulaires tournant dans des chambres correspondantes, chaque roue refoule le liquide dans la chambre de la roue mobile subséquente, la première roue aspirant le liquide de l'extérieur et la dernière roue refoulant le liquide en pression vers l'extérieur, des diaphragmes appropriés étant montés dans la pompe sur l'extrémité de l'arbre supportant les roues mobiles, ces diaphragmes permettant d'obtenir que la zone en pression dans la chambre de chaque roue soit en communication avec la zone d'aspiration dans la chambre de la roue subséquente. 11 -Pompe centrifuge étanche selon la revendication 2, caractérisée en ce'que le moteur électrique est accouplé avec une pompe simplex ou une pompe multiplex. 12 -Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moteur électrique est un moteur à courant continu ou à courant alternatif. 13 -Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moteur commande la pompe directement ou par l'entremise d'un multiplicateur de vitesse. 14 -Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le multiplicateur de vitesse est incorporé au moteur, ou bien il est constitué par une transmission appropriée commandée par le moteur, cette transmission faisant fonctionner la pompe à une vitesse plus grande que la vitsse du moteur. 15 -Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la boite abritant le moteur électrique, qui est d'un type approprié quelconque, est remplie huile, ou analogue, le moteur fonctionnant alors en bain d'huile.