Brevet FR2483538A1 — publié le 19811204

f DISPOSITIF DE SECURITE POUR GROUPE MOTOPOMPE La présente invention concerne les groupes motopompes cent-rifuges pour fluide sous pression comprenant une roue à aubes solidaire d'un arbre vertical entraîné en rotation et disposée dans le corps de la pompe et, plus précisément9 un dispositif de sécurité permettant le fonctionnement de la pompe dans des conditions anor- males et accidentelles. Généralement, l'arbre vertical d'un groupe motopompe est guidé au moyen de deux paliers hydrodynamiques dis- posés de part et d'autre du moteur d'entraînement de la- pompe et d'un palier hydrostatique sur lequel la jante de la roue de la pompe prend appui0 Cette pluralité de paliers de guidage est rendue nécessaire pour augmenter la vitesse critique de l'arbre, c'est à dire sa fréquence de résonance, par élimination de tout porte-à-faux résiduel. Si le fonctionnement du palier hydrostatique qui est nor- malement alimenté par le fluide sous pression. circulant dans la pompe, est perturbé, par exemple à la suite d'une dépressurisation intempestive du fluide entraînant notamment l'apparition d'un balourd en particulier en régime diphasique du fluide, l'alimentation en fluide du palier est défaillante ou inversée et il en résulte une instabilité pouvant entrainer un excentrement de l'arbre, ce qui accroit les risques de détérioration des pièces en mouvement relatif qui sont alors en contact. La présente invention a pour but d'obvier à ces incon- vénients au moyen d'un palier hydrodynamique additionnel dont le fonctionnement n'est requis qu'en cas de défail- lance du palier hydrostatique, c'est-à-dire lors d'un fonctionnement en conditions anormales. Selon l'invention, ce palier est constitué par une douil- le logée coaxialement à l'arbre, dans un espace ménagé à cet effet entre cet arbre et le corps de la p-ompe, la douille ayant un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre de l'arbre de manière à ne faire office de- palier hydrodynamique qu'en cas d'excentrement de - l'arbre de la pompe. De préférence, une multiplicité de chambres est ménagée sur une partie de la surface interne de cette douille de manière à former un labyrinthe permettant de limiter le débit de la fuite du fluide autour de l'arbre. - L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avan- tages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode préféré de réalisation, description à laquelle une planche de dessin est annexée. La figure unique représente, en demi-coupe axiale par- tielle, une pompe pourvue d'un palier hydrodynamique additionnel conformément à l'invention. En référence maintenant à la figure unique sur laquelle le moteur d'entraînement de l'arbre 1 de la pompe n'a pas été représenté, une roue à aubes 2 est solidaire de l'arbre 1. La jante 3 de cette roue prend appui sur un palier hydrostatique 4 alimenté par le fluide pompé au moyen d'un gicleur 5 et solidaire du diffuseur 6-de la pompe. Pour certaines applications d'une telle pompe, une partie du fluide pompé est dirigée vers un dispositif de réfri- gération 7 disposé dans le corps 8 de la pompe de manière à assurer l'alimentation en fluide d'un joint-à fuite contrôlée non représenté sur la figure. Dans ceé- cas, la paroi 9 du corps 8 de la pompe constitue une barrière thermique. Selon l'invention présente, une douille 10 est logée coaxialement à l'arbre.1, dans un espace ménagé à cet effet entre cet arbre 1 et le corps de la pompe ou, plus précisément, entre cet arbre 1 et la paroi 9 du corps 8 de la pompe. Cette douille 10 est prévue pour faire office de palier hydro- dynamique en cas de défaillance du palier hydrostatique 4. De ce fait, le diamètre interne de la douille 10 qui est très légèrement supérieur au diamètre de l'arbre 1 est tel que la jante 3 de la roue ne puisse entrer en con- tact avec le coussinet du palier 4. Il en résulte, qu'en fonctionnement normal de la pompe, le palier constitué par la douille 10 n'est pas utilisé de manière à ne pas modifier sensiblement lés caracté- ristiques dynamiques de l'arbre 1 et à ne pas engendrer d'usure des pièces. Cependant, en fonctionnement anormal, par exemple du à une dépressurisation du fluide, le palier hydrostatique 4 devient instable, la douille 10 fait alors office de palier hydrodynamique réduisant tout porte-à-faux et dimi- nuant le niveau vibratoire de l'arbre,- c'est-à-dire maintenant la vitesse critique de ce dernier à une va- leur nettement supérieure à sa vitesse d'emballement. Tout contact entre la jante 3 de la roue et le palier hydrostatique 4 étant interdit, la détérioration de ce dernier est évitée. Une telle douille est, de préférence, réalisée en appli- quant un revêtement par exemple de carbone sur la.sur- face interne de la paroi 9 du corps 8 de la pompe, la surface en regard de l'arbre recevant généralement un re- vêtement différent. De façon favorable, dans la partie 11 de la douille 10, est ménagée une pluralité de chambres de manière à cons- tituer un labyrinthe permettant de limiter le débit du fluide circulant entre la douille 10 et l'arbre 1. Selon un exemple de réalisation, avec une pompe dont la vitesse critique de l'arbre est supérieure à 2500 tours par minute et la longueur de l'arbre entre le moteur d'entraînement et la roue est égale à 3 mètres environ, la roue ayant un rayon de 80 cm environ, une douille d'une longueur de 30 cm environ s'est révélée suffisante pour apporter les avantages décrits, le jeu ménagé entre l'arbre 1 et la douille 10 étant égal à 0,4 mm environ,' c'est-à-dire étant pratiquement trois fois supérieur à l'amplitude des vibrations engendrées en fonctionnement normal par la rotation de l'arbre 1 de la pompe. Bien que seul un mode préféré de réalisation de l'in- vention ait été décrit, il est évident que toute modi- fication apportée par l'Homme de l'Art dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de la présente inven- tion. En particulier, la douille 10 peut-être disposée - à un autre endroit et, notamment au dessus de la barrière thermique. Toutefois, en la disposant contre la paroi 9 du dispositif de réfrigération 7, on assure son refroi- dissement constant et, en particulier, lorsqu'elle fait office de palier hydrodynamique. !I REVENDI CATIONS 1. - Dispositif de sécurité pour groupe motopompe pour fluide sous pression, comprenant une roue à aubes soli- daire d'un arbre vertical entraîné en rotation,et dis- posée dans un corps de pompe, la jante de ladite roue prenant normalement appui sur un palier hydrostatique, caractérisé en ce qu'il est constitué par une douille (10) logée coax-ialement au dit arbre (1) dans un espace ména- gé à cet effet entre ledit arbre (1) et la paroi inter- ne (9) dudit corps (8), ladite douille (10) ayant un diamètre interne légèrement supérieur au diamètre dudit arbre (1) de manière à constituer avec ladite paroi (9) un palier hydrodynamique en cas de défaillance dudit palier hydrostatique (4). 2. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une multiplicité de chambres est ménagée sur une partie (11) de la surface interne de ladite douille de manière à constituer un labyrinthe. 3. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite douille (10) est constituée par un revê- tement en carbone disposé sur la paroi interne (9) dudit corps (8). 4. - D ispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la différence entre le diamètre interne de ladite douille (10) et le diamètre de l'arbre (1) est sensible- ment égal à trois fois l'amplitude des vibrations de l'arbre au droit de ladite douille (10) engendrées par la rotation normale de l'arbre (1).