Brevet FR2462595A1 — publié le 19810213

La présente invention est du domaine des pompes à canal latéral ou à anneau liquide. Elle vise plus précisément une pompe de ce type présentant en outre une roue centrifuge montée en amont du ou des étages de façon W réduire la hauteur de charge nette absolue nécessaire à l'aspiration, cette caractéristique étant désignée dans ce qui suit par l'abréviation NPSH. Il est connu, en effet, dans l'art antérieur d'adjoindre aux pompes à canal latéral en particulier une roue centrifuge précédant le ou les autres étages (pompes combinées) de façon k réduire considérablement leur NASE. Ces pompes deviennent alors capables d'aspirer sous des charges géométriques réduites et sont notamment utilisables pour pomper des liquides proches de l'ébul- lition ou k forte tension de vapeur. Toutefois, pour certaines applications, ces pompes présentent l'inconvénient commun, dû b une forte variation de débit avec la hauteur manométrique totale (HMT), c'est-à-dire la hauteur totale de la colonne de liquide quelles ont à vaincre par aspiration et refoulement à laquelle viennent s'ajouter les pertes de charge. Lorsque l'arrivé du liquide devient insuffisante, c'està-dire qu'elle ne correspond plus à la HMT, les pompes aspirent les gaz et vapeurs des réservoirs auxquels leur aspiration a été reliée, ce qui peut avoir de gros inconvénients. La présente invention a pour but de fournir une pompe à canal latéral (ou s anneau liquide), caractérisée par le fait qu'elle comporte monté en aval du ou des étages de la pompe un étage k engrenages. L'invention est en fait basée sur la propriétd intrinsèque des pompes b engrenages, qui est de fournir un débit pratiquement constant. L'as-sociation dans une pompe combinée d'un étage à engrenages bloque donc le débit de l'ensemble à une valeur pour laquelle ledit étage a été calculé et maintient en mame temps un NPSH constant. Si donc la hauteur manométrique totale requise est supérieure B celle de la pompe sans les engrenages, l'étage d'engrenages va apporter la hauteur complémentaire (dans la mesure naturellement où la perfection de sa fabrication le permet)0 La pompe objet de la présente invention va ainsi pouvoir supporter une HMT théoriquement illimitée. Le procédé apparat donc plus avantageux que l'adjonction diétages à canal latéral. Si par contre la hauteur totale manométrique à obtenir est inférieure à celle de la pompe sans engrenages, l'étage d'engrenages va travailler comme un moteur hydraulique et restituer de l'énergie mais le débit sera toujours constant et le NPSH également. D'autres caractéristiques de l'invention apparattront k la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation non limitative de pompe, en référence au dessin annexé dans lequel s - la figure t est un montage graphique de deux types de courbes donnant en fonction des débits Q portés en abscisse la hauteur totale d'une part et le NPSH d'autre part t la courbe NASE1 représente le NPSH à l'aspiration et la courbe NPSH2, le NPSE sous charge de liquide t - la figure 2 est une coupe longitudinale axiale d'une pompe k anneau liquide combinée de type classique ;; - la figure 3 est une coupe longitudinale axiale de la pompe améliorée selon l'invention 5 - la figure 4 est un montage de quatre demi-coupes selon les lignes A-Ao, B-Bo, Ao-At et Bo-B1 de la figure 3 ; et - la figure 5 est un schéma illustrant une application particulière de la-pompe selon la présente invention; Les pompes à canal latéral combinées dont les caractdristiques apparaissent clairement sur les graphiques de la figure 1 sont du type représenté à la figure 2.Sur cette figure, la pompe à canal latéral combinée comporte, montées sur un arbre 6, une roue centrifuge 3 et deux roues à ailettes 20, 2t, les compartiments internes de la pompe étant agencées pour définir un flasque d'as- piration 1, un flasque de refoulement 2, un premier corps intermédiaire (aspiration) 10, un second corps intermédiaire (refoulement) 5, un troisième corps intermédiaire (aspiration) 4 et un quatrième corps intermédiaire (refoulement) 13. Dans la forme de réalisation de pompe selon l'invention des figures 3 et 4, le dernier étage à canal latéral a été remplacd par un étage à engrenages comportant un engrenage 16 monté sur l'arbre 6 et engrénant avec deux pignons 17, 18. Il est évident que le nombre de pignons à monter n'est pas critique mais dépend uniquement de la forme de réalisation envisagée. Un montage k deux pignons permet une construction bien équilibrée et de bons débits. Il est clair que l'invention n'est nullement limitée k la forme de réalisation décrite ci-dessus, en référence au dessin annexé, mais qu'elle englobe toutes les modifications et variantes k la portée de l'homme de l'art, issues du mdme principe de base. C'est ainsi qu' on peut incorporer dans le corps de pompe 15 (fig. 3) un dispositif limiteur de pression comportant, par exemple, un mécanisme antagoniste avec bille ou pointeau associé k un ressort de rappel, afin de limiter la pression k une valeur donnée. Une application particulière de la pompe selon l'invention se rapporte à la régulation des appareils de séparation, dégazage et déshydratation destinés k traiter des liquides et en particulier des huiles de transformateur ainsi que sur d'autres diélectriques liquides. L'expérience a montré que le séchage des noyaux bobinés des transformateurs immergés dans un diélectrique liquide ne peut 8trie réalisé en séchant le diélectrique en circuit fermé dans un temps relativement court (8 à 12 heures par exemple pour un transformateur moyen) comme cela se pratique actuellemente Il faut bien souvent plusieurs semaines pour que l'humidité des isolants passe dans le diélectrique ; celui-ci doit si possible titre déshydraté en permanence. il s'agit donc de construire des appareils d'une puissance pouvant souvent être réduite mais en tout cas suffisamment fiables pour qu'ils puissent filtrer et sécher l'huile d'un transformateur en marche, c'est-k-dire sous tension, sans surveillance0 Un déshydrateur a gdnéralement la forme d'un réservoir vertical dans lequel on fait ruisseler, k la température la plus propice, le diélectrique de haut en bas soit sur des surfaces inclinées soit sur des anneaux de Raschig de façon à étaler le liquide au maximum, L'évaporation de l'eau et le dégazage sont obtenus en faisant le vide sur la cuve. Le diélectrique liquide est récupéré en bas du déshydrateur où il se trouve sous vide et à une température qui le placent près de son point d'ébullition. La régulation de l'extraction est rendue difficile avec une pompe combinée du fait des variations importantes de Q par rapport à la IITM (voir fig. 1).En effet t a) on ne dispose pas d'une surface suffisante-de liquide, en particulier dans les petits appareils cylindriques p b) la hauteur manométrique totale à prévoir pour la pompe de reprise est extr & ement variable car t - on aspire sous un vide dépendant de l'humidité et de l'air dissous dans l'huile t - la disposition des transformateurs à traiter n'est jamais la mtme ; - la tension de vapeur du diélectrique change selon la température de traitement0 La pompe choisie est donc forcément trop puissante. On indiquera ci-après deux modes de régulation qui permettent la fabrication et l'emploi d'appareils de traitement sous vide sans aucun réglage0 Tous deux supposent l'emploi d'une pompe d'ali- mentation volumétrique et d'une pompe d'extraction suivant l'inven tison. I - REGULATION PAR FLOTTEUR On peut agir sur l'arrivée, de débit prépondérant, par retour d'une partie du liquide à la source, mais l'effet du flotteur est décalé dans le temps par la durée d'écoulement sur les surfaces d'étalement. Il vaut mieux prévoir le débit de la pompe d'extraction décrite suffisant pour tous les cas, c'est-à-dire prépondérant. On agence le retour d'une partie du liquide dans le déshydrateur, retour régulé par un flotteur. II - RéGULATION ELECTRIQUE On peut prévoir un débit de la pompe d'alimentation prépondérant et lsarrêter lorsque le niveau monte dans le déshydrateur à une certaine hauteurs pendant le temps nécessaire à une descente suffisante. En variante, on peut renvoyer une partie du liquide à la source au moyen d'une dérivation conditionnée par une électrovanne. Il vaut mieux rendre la pompe d'extraction prépondérante et l'arrêter lorsque le niveau descend, pour la mdme raison qu'ex- posée au point I ci-dessus, En variante, on peut sans arrter la pompe renvoyer une partie du liquide dans le déshydrateur au moyen d'une dérivation conditionnée par électrovanne0 La régulation électrique a l'avantage de permettre l'utilisation simultanée de plusieurs des quatre systèmes de sécurité qui viennent d'8tre évoqués. On emploie pour cela des petits flotteurs k contact. A titre d'exemple, on a étudié un schéma électrique représentant la commande des deux pompes (l'alimentation et l'extraction) tel que les deux pompes fonctionnent en meme temps. Outre les deux pompes, il est prévu un by-pass sur la pompe d'extraction commandée par une électrovanne ouverte sous tension (fig. 5). Sur ce schéma sont notamment prévus : une bobine E commandant le contacteur du moteur de la pompe d'extraction et son contact d'auto-alimentation Et ; une bobine D commandant le contacteur du moteur de la pompe d'alimentation ; une bobine E1 commandant le contacteur de l'électrovanne et son contact d'autoalimentation E'1. En partant du niveau représenté N, et après avoir actionné l'interrupteur I, la pompe d'alimentation D se met en route, le niveau monte ; lorsqu'il atteint le flotteur M, la pompe d'extraction E se met en route B son tour. Comme son débit est légèrement prépondérant, le niveau baisse lentement ; lorsqu'il est descendu jusqu'au flotteur M l'electrovanne s'ouvre et le niveau remonte lentement jusqu'en Ài. L'électrovanne se ferme, le niveau descend jusquten M1, l'électrovanne s'ouvre de nouveau et ainsi de suites Si par suite d'une irrégularité dans les débits, la pompe d'alimentation devient prépondérante, le niveau atteint Sa et la pompe d'alimentation s'arrdte, mais le niveau monte encore quelque peu bien que la pompe E tourne toujours ; en effet, les surfaces d'étalement continuent k déverser le liquide dont elles sont recouvertes. Lorsque ce déversement résiduel devient égal puis in férieur au débit de E le niveau baisse ; le contact Sa remet la pompe d'alimentation en route. Mais le niveau continue à baisser pendant que les surfaces se recouvrent de liquide. Il remonte dès que le liquide tombe de nouveau avec un débit supérieur à celui de E, lentement s'il n'est pas descendu jusqu'en Ni, rapidement jusquten Ài dans le cas contraire (huile froide et donc visqueuse en début de traitement, par exemple). On voit que même dans le cas d'une alimentation prépondérante la régulation est assurée. De même, le circuit d'extraction M-8 assure la régulation en cas de défaillance de l'électrovanne0 REVENDICATIONS 1. Pompe à canal latéral ou anneau liquide combinée, caractérisée par le fait qu'elle comporte monté en aval du ou des étages de la pompe un étage à engrenages. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'est incorporé au corps de pompe un dispositif limiteur de pressions 3o Application de la pompe selon la revendication 1 ou 2 à la régulation des appareils de séparation, dégazage et déshydratation destinés à traiter des liquides et, notamment, des huiles de transformateurs ainsi que d'autres diélectriques liquides0 4. Application selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'est prévu un dispositif de régulation électrique par contacts à flotteurs, régulant à la fois une pompe d'alimentation à débit constant par l'intermédiaire d'une première bobine commandant le contacteur de son moteur d'entraânement et une pompe d'extraction selon la revendication 1 par l'intermédiaire d'une seconde bobine commandant le contacteur avec contact d'autoalimentation de son moteur, un by-pass commandé par électrovanne étant également prévu sur la pompe d'ectraetion, une troisième bobine commandant le contacteur de l'électrovanne muni lui aussi d'un contact d'auto aslimentationç