Brevet FR2468011A1 — publié le 19810430

1. L'invention se rapporte aux pompes centrifuges à amorçage-automatique et plus particulièrement au carter et à la disposition du rotor d'une telle pompe dans laquelle l'aspiration par l'admission est produite par un stator de manière à éliminer la nécessité que l'admission de la pompe soit remplie de liquide avant le début du pompage. Il existe différents types connus de pompes centrifuges à amorçage automatique. La particularité commune aux modes de réalisation connus réside dans le fait que le refoulement de la pompe est séparé de l'admission par une masse de liquide de blocage lorsque la pompe n'est pas en marche, de manière que, au démarrage, cette masse de liquide de blocage permette la création d'une dépression et la forma- tion d'un mélange d'air et de liquide à l'aspiration. Elle permet par ailleurs le transfert de ce mélange vers le refou- lement ainsi que la séparation de l'air et du liquide au refoulement, de manière que l'air s'échappe par la canali- sation sous pression. Le liquide dont l'air a été évacué retourne à l'emplacement auquel le mélange d'air et de liquide se forme. Une circulation auxiliaire est ainsi créée de manière à permettre au mélange de liquide et d'air d'évacuer la totalité de l'air de l'aspiration de la pompe. Il existe des pompes connues à amorçage automa- tique et dont l'aspiration du stator ne comporte aucun élément supplémentaire mobile ou de réglage. Une pompe de ce type est décrite par exemple dans le brevet autrichien n0 214 282. Dans ce mode de réalisation, le mélange d'air et d'eau est séparé du rotor et transféré vers le refoulement au moyen d'aubes spéciales de guidage faisant partie du stator et pénétrant dans la partie de la pompe dans laquelle le mélange est mis sous forme d'un anneau. L'air est séparé du mélange au refoulement de la pompe et évacué par la canali- sation sous pression, le reste de l'eau retournant vers le rotor de manière à poursuivre le processus d'amorçage automa- tique par remise en circulation. L'inconvénient principal des pompes centrifuges connues à amorçage automatique réside dans leur aptitude limitée à créer une dépression à l'aspiration et donc dans la 2. faiblesse de la hauteur manométrique à l'aspiration. L'échauffement de l'eau remise en circulation a pour consé- quence que la hauteur manométrique à l'aspiration devient de plus en plus faible avec l'allongement de la durée de l'amorçage automatique. Le second inconvénient des types connus de pompes réside dans leur faible rendement et leur prix élevé par suite de l'utilisation de différents éléments perturbateurs destinés à l'introduction du mélange de liquide et d'air dans l'anneau de remise en circulation du fluide et de refoulement de cet anneau dans la canalisation sous pression. L'invention a pour objet une pompe de ce type dans laquelle la durée de l'amorçage automatique est abrégée par des dispositions structurelles particulières évitant la nécessité d'utiliser des organes spéciaux de transport avec guidage et d'introduction du mélange dans le liquide remis en circulation, car de tels organes abaisseraient inévitablement le rendement du pompage normal. De plus, la pompe de l'invention n'est pas coûteuse. Selon une particularité essentielle de la pompe de l'invention, de l'air est aspiré par l'admission dans le stator sur laquelle est monté un clapet qui est relié à la canalisation d'aspiration. Les aubes de guidage du stator sont conformées en spirales suivant lesquelles l'extrémité d'une aube et le talon de l'aube suivante sont à recouvre- ment. Les aubes se prolongent dans la direction de l'axe par-dessus le rotor à l'aspiration du stator. Le côté arrière du rotor est décalé avec le moyeu dans une cavité qui est reliée par un canal à la partie inférieure de l'enveloppe de la spirale qui fait suite à l'extrémité de l'aube supérieure du stator. Le décalage du rotor dans la cavité est tel que son côté arrière refoule par centrifugation le mélange qui se trouve dans cette cavité vers sa circonférence extérieure, la surface circonférentielle de la cavité et la circonférence du rotor formant une fente axiale de sortie par laquelle le mélange s'écoule dans la direction de l'axe. Le talon des aubes du stator est orienté vers le côté opposé au rotor avant de se prolonger en spirales. Le 246801 1 3. bord intérieur de l'aube est placé de manière à laisser subsister un intervalle minimal avec un rotor, tandis que sa partie qui est à recouvrement sur le rotor du côté de l'aspi- ration est chanfreinée sur le bord intérieur et s'ouvre dans le sens de la rotation de manière à inscrire un angle A par rapport à la tangente au rotor. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale de la pompe - la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 est une coupe axiale partielle analogue à celle de la figure 1, mais à échelle agrandie; - la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3; - la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 3; la figure 6 représente schématiquement un détail de construction du talon de l'aube statorique en spirale; et - la figure 7 représente le côté antérieur du talon de l'aube statorique en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6. La pompe centrifuge à amorçage automatique conforme à l'invention comprend un carter 1 en volute à l'intérieur duquel tourne un rotor 2 qui est monté de manière étanche. Les aubes statoriques disposées dans le carter 1 sont recouvertes par un couvercle 3, le carter t se prolongeant par et aboutissant à un couvercle 4 en cloche dans lequel se trouve une chambre d'aspiration 5 fermée par un couvercle 6. Une aube statorique comporte un talon 7 qui est recouvert par l'extrémité de la spirale suivante, de sorte que ce talon 7 et l'extrémité de l'aube suivante en spirale délimitent le sens de sortie 8 de cette spirale. Un canal de passage 9, dans lequel est monté un filtre 10 et partant de la sortie de la spirale supérieure, fait commu- niquer le côté inférieur du carter en volute 1 avec une cavité 11 située à côté du moyeu 12 sur le côté arrière du rotor 2. Le filtre 10 est monté dans le canal 9 au moyen d'une 4. vis 13. La cavité 11 qui est voisine du moyeu 12 est fermée extérieurement au moyen d'un joint d'étanchéité 14 monté dans le carter 1 à l'emplacement auquel l'arbre du rotor 2 ressort de ce dernier. Une vis 16 ferme l'ouverture de remplissage au sommet du carter 1, cette ouverture étant disposée dans le raccord 15 à la canalisation sous pression et une vis 17 d'obturation d'un trou de purge est montée au point le plus bas du carter 1. La chambre d'aspiration 5 est séparée de la canalisation d'aspiration par un clapet 18 monté dans le couvercle 6 de la chambre d'aspiration 5, ce clapet 18 s'ouvrant vers l'intérieur dans la chambre 5. Celle-ci est séparée du refoulement par le rotor 2 et par un presse-étoupe à labyrinthe 19 disposé autour de l'ouverture d'aspiration du rotor, à l'intérieur du couvercle 4 en cloche. Le mode de fonctionnement de la pompe à amorçage automatique selon l'invention est basé sur le mode de réali- sation connu du rotor 2 qui permet le pompage de liquides avec un rendement élevé. Avant de mettre en marche la pompe, de l'air se trouve dans la canalisation d'aspiration. Il faut que la pompe crée à l'aspiration une dépression qui correspond à la hauteur manométrique d'aspiration. Ce vide est produit par évacuation constante du mélange de liquide et d'air vers le refoulement de la pompe, ce mélange se formant à la circonférence extérieure du rotor après que la pompe a été mise en. marche. L'amorçage automatique est d'autant meilleur que la création et l'évacuation du mélange sont rapides. Pour assurer cette évacuation rapide du mélange, la pompe à amorçage automatique est équipée de deux aubes stato- riques en forme de spirales dont le bord intérieur est disposé de manière à laisser subsister un intervalle minimal par rapport au rotor. L'évacuation rapide du mélange est assurée par un déplacement rapide de la partie initiale de l'aube qui est formée par un bord effilé dans le sens de la rotation du rotor 2. Le bord intérieur a une épaisseur telle qu'il empêche dans une large mesure le passage du mélange sous le bord intérieur de l'aube 7. 5. Un procédé nouveau de création rapide du mélange de liquide et d'air garantit l'arrivée rapide de liquide pur ou de mélange pauvre dans la zone en dépression dans laquelle se forme le mélange avec l'air provenant de l'aspiration. Une première particularité de l'invention réside dans un dégagement cunéiforme du bord interne de l'aube 7 dans le sens de la rotation du rotor 2. Ce dégagement concerne la partie de l'aube qui est orientée dans la direc- tion de l'axe vers l'aspiration sur le rotor 2. Cette partie de l'aube qui se prolonge axialement sur le rotor reçoit le liquide dégazé qui est entraîné par le rotor et l'anneau liquide tournant. Le liquide est transféré ensuite par le dégagement cunéiforme vers la région en dépression dans laquelle se crée le mélange avec l'air sur le bord extérieur du rotor. Une seconde particularité réside dans l'aspi- ration du mélange et de liquide sur la partie inférieure de la pompe par le canal 9, ce mélange et ce liquide étant envoyés dans la cavité 11 située sur le côté du moyeu 12 du rotor 2. Cette aspiration est exécutée par une pompe auxiliaire formée par la cloison arrière unie du rotor 2 qui est disposée dans le siège évidé du carter en volute 1. Cette pompe auxiliaire ne comportant aucune ailette, son rendement dépend du réglage précis de l'interstice axial séparant la surface arrière du rotor 2 et le fond de l'évidement du carter. La pompe auxiliaire évacue par aspiration la totalité du mélange et une partie du liquide pur de la partie infé- rieure du carter avec pour conséquence une réduction de la teneur en air du mélange. Ce facteur permet au mélange d'absorber des quantités supplémentaires d'air. Le mélange aspiré sur la partie inférieure du carter 1 passe par le canal 9 et le filtre 10 dans la partie inférieure de la cavité Il qui est située à c8té du moyeu 12 et de là, il est transporté au-delà du bord arrondi du carter 1 et de la transition arrondie du moyeu située à la partie inférieure de la pompe auxiliaire, ce mélange se dirigeant par ailleurs de la sortie de la pompe axialement sur la circonférence du rotor 2 et dans le mélange qui est formé à la partie infé- 6. rieure du rotor 2. La pompe auxiliaire comporte une sortie axiale du mélange qui est constituée par une disposition particulière du rotor 2 dans le carter 1 suivant laquelle le côté arrière de ce rotor 2 pénètre dans l'évidement du carter 1 et ainsi forme une fente axiale de sortie. Le mélange évacué axialement de la pompe auxiliaire se mélange avec celui qui se trouve à la circonférence du rotor en provoquant ainsi une absorption supplémentaire d'air qui se sépare avec le mélange du rotor 2 sur le bord intérieur de l'aube supé- rieur 7 de guidage, cet air se séparant du liquide et passant par le raccord 15 à la canalisation sous pression de refoule- ment. Lorsque la pompe n'est pas en marche, l'eau est empêchée de se vider de l'aspiration par le clapet 18. A la remise en marche de la pompe, le seul amorçage automatique qui est nécessaire est celui qui doit compenser la perte de liquide due au manque d'étanchéité de l'aspiration. 7. REVENDICATIONS 1. - Pompe centrifuge à amorçage automatique et à aspiration d'air par le stator, comprenant une aspiration qui est reliée avec interposition d'un volet à la canalisation d'aspiration et qui est équipée d'aubes de guidage en spirale, l'extrémité d'une aube étant à chevauchement avec le talon de l'aube suivante, pompe caractérisée en ce que l'aube de guidage (7) du stator se prolonge dans la direction de l'axe par-dessus le rotor (2) du côté de l'aspiration et le côté arrière du rotor (2) est décalé avec le moyeu (12) dans une cavité (11) qu'un canal (9) raccorde à la partie inférieure du carter (1) de la spirale qui fait suite à l'extrémité de l'aube statorique supérieure de guidage (7). 2. - Pompe centrifuge à amorçage automatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le décalage du rotor (2) dans ladite cavité (11) est tel que le mélange se trouvant dans cette dernière est transporté par centrifu- gation vers la circonférence extérieure du rotor (2) qui forme avec la surface circonférentielle de la cavité (11) une fente axiale de sortie par laquelle le mélange est évacué. 3. - Pompe centrifuge à amorçage automatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le talon de l'aube de guidage (7) s'écarte du rotor (2) avant de se prolonger en spirale, le bord intérieur de l'aube (7) étant ajusté de manière à laisser subsister un intervalle minimal avec le rotor, tandis que la partie de l'aube (7) qui recouvre le rotor du côté de l'aspiration de la pompe comporte un bord intérieur chanfreiné et s'ouvrant dans le sens de la rotation sous un angle (A) par rapport à la tangente au rotor.