Brevet FR2508563A1 — publié le 19821231

GRY/LAB MOTOPOMPE A MOTEUR ELECTRIQUE A ROTOR NOYE. L'invention est relative à un groupe motopompe destiné à faire circuler un liquide et comprenant une pompe et un moteur élec- trique d'entraînement de la pompe dont le rotor est noyé dans un liquide de même nature que le liquide circulant Un tel groupe motopompe est utilisé notamment pour constituer un circulateur d'une installation de chauffage central ou d'eau sanitaire. Avec un groupe de ce genre, le rotor du moteur électrique étant noyé, il n'est pas nécessaire d'assurer l'étanchéité entre le moteur et la pompe. Cependant les joints ne sont pas totalement absents de la liaison entre la pompe et le moteur En effet, pour que le liquide dans lequel est noyé le rotor soit exempt de particules abrasives, et/ou pour éviter la sédimentation, préjudiciables au bon fonction- nement et à la durée de vie du moteur, on prévoit généralement entre pompe et moteur un filtre, immobile, entourant l'arbre, entraîné par le rotor, et en contact avec cet arbre par l'intermé- diaire d'un joint. Le filtre et le joint étant immobiles le joint peut détériorer l'arbre et vice-versa En particulier le joint, qui est habituellement en un élastomère, se durcit après un certain temps d'utilisation et cela d'autant plus vite que le liquide est de l'eau chaude et ce joint durci perd ses qualités d'étanchéité et abîme l'arbre qu'il entoure. Le groupe motopompe à rotor noyé selon l'invention ne pré- sente pas cet inconvénient. Il est caractérisé en ce qu'il comprend, pour limiter les échanges de liquide entre l'enceinte de la pompe et l'enceinte du moteur, dans la zone entre ces deux enceintes, un support plein porté par l'arbre et portant une surface centrée sur l'axe de l'arbre, transversale à ce dernier, et appliquée, grâce à la poussée axiale résultant du fonctionnement de la pompe, contre une surface stationnaire correspondante par exemple solidaire de la paroi de séparation entre la pompe et le moteur. Il est plus aisé d'utiliser une force de pression de direction axiale, comme c'est le cas avec l'inventionl pour appliquer un joint contre une portée, que d'exercer une pression de direction radiale comme avec les groupes motopompes antérieurement connus De plus l'étanchéité est assurée même après un certain degré d'usure du joint ou de la portée alors qu'avec les groupes motopompes de la technique antérieure c'est seulement la mise sous contrainte du joint qui assure la force radiale d'application. En outre l'invention permet de se passer des moyens de butée prévus pour encaisser la poussée axiale due au fonctionnement de la pompe et disposés à l'intérieur du moteur, car dans le groupe selon l'invention ces moyens de butée sont formés par les surfaces transversales en contact. Le remplissage du moteur par le liquide est obtenu à l'arrêt car, dans cette condition il n'y a pas de poussée axiale et il apparaît un interstice entre les surfaces normalement en contact qui est suffisant pour assurer un remplissage rapide Ce remplissage peut également être obtenu même lorsque les surfaces sont en contact en raison des fuites inévitables - D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'une partie d'un groupe motopompe selon l'invention, et la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 pour une variante. Les exemples représentés sont des groupes motopompes constituant des circulateurs pour installation de chauffage central. Chacun de ces groupes comprend une pompe 1 proprement dite pour faire circuler de l'eau dans les canalisations de l'installation et un moteur électrique 2 asynchrone monophasé avec un rotor 3 monté sur un arbre 4 et entraînant la pompe 1. Le rotor 3 est enfermé dans un boîtier 5 dont une extrémité est montée à étanchéité, grâce à un joint 6, sur un manchon 7 prolongé à l'extérieur du boîtier 5 par une paroi 8 perpendiculaire à l'axe 9 de l'arbre et constituant, avec le manchon 7 la paroi de séparation entre l'enceinte du moteur 2 proprement dit et l'enceinte de la pompe 1 Le stator 2 a est par contre à l'extérieur du boîtier 5. Au centre du manchon 7 est monté un palier 10 traversé par l'arbre 4 et supportant ce dernier Ce manchon 7 présente autour du palier 10, des canaux axiaux Il pour l'introduction du liquide dans l'enceinte du rotor. On se réfère tout d'abord à la figure 1 Dans cet exemple l'effort axial sur l'arbre 4, dû au fonctionnement de la pompe 1, s'exerce dans le sens de la flèche F c'est-à-dire du moteur vers la pompe. L'arbre 4 porte à l'extérieur du moteur 2, cest-à-dire du côté du manchon 7 opposé à celui qui est tourné vers le rotor 3, un disque plein 12 en une matière souple telle que du caoutchouc Ce disque 12 présente une face plane 13 perpendiculaire à l'axe 9 et dirigée vers la pompe dans laquelle est ménagé un logement annulaire 14 pour une bague 15 en un matériau de friction tel que de l'acier, de la céramique ou du graphite, dont la surface libre 16 en saillie de la face 13 est appliquée contre une surface de contact 17 constituant la surface d'extrémité d'une autre bague 18, également en acier, céramique ou graphite, logée dans une gorge annulaire, centrée sur l'axe 9, d'un flasque 19 à bord cylindrique 20 lui- même logé dans un chambrage 21 de la paroi 8 et soudé à cette dernière. Dans cet exemple la surface 13 du disque 12 est sensiblement coplanaire à la surface 22 de la paroi 8 qui est tournée vers la pompe. Le flasque 19 présente une ouverture centrale 23 centrée sur l'axe 9 et de diamètre supérieur au diamètre de l'arbre 4 de manière que le liquide contenu dans la pompe puisse accéder à la bague 15 et à la bague 18. L'application, pour obtenir l'étanchéité, de la surface 16 contre la surface 17 est obtenue par la poussée axiale s'exerçant sur l'arbre 4 dans le sens de la flèche F en raison du fonctionnement de la pompe 1. Le remplissage du moteur 2 est obtenu à l'arrêt, lorsqu'il ne s'exerce aucune poussée axiale Dans ce cas il se forme un léger interstice entre les bagués, ce qui autorise le passage de l'eau d'abord dans l'intervalle entre le disque 12 et le manchon 7, puis dans l'enceinte 5 en passant à travers les canaux axiaux Il du manchon 7. Même en fonctionnement normal il existe toujours un léger écoulement de liquide entre les surfaces en contact autorisant un transfert de liquide de la pompe vers le rotor Ce transfert de liquide n'est pas gênant car les particules en suspension dans le liquide se trouvant dans la pompe 1 sont arrêtées par la barrière constituée par les surfaces en contact. Au surplus le contact entre les bagues 15 et 18 limite le déplacement axial de l'arbre et il n'est donc pas nécessaire de prévoir d'autre butée à l'intérieur du moteur comme dans les groupes motopompes antérieurement connus. Enfin la moyenne de temps de bon fonctionnement du moteur est plus importante qu'avec les groupes connus en raison de la limitation des échanges entre la pompe et l'enceinte du rotor. Dans l'exemple de la figure 2, l'effort axial qui s'exerce sur l'arbre 4 est dans le sens de la flèche F' c'est-à-dire de la pompe 1 vers le moteur 2. Dans cet exemple la bague 18 ' est disposée dans un logement de la paroi 8 qui débouche sur la face 22 tournée vers la pompe. Le logement 30 présente une surface cylindrique d'axe 9 et un fond 31 parallèle à la face 22. Le disque plein 12 ' entraîné par l'arbre 4 portant la bague 15 ' et se terminant par la surface de contact 16 ' perpendiculaire à l'axe 9 est, dans cet exemple, plus éloigné du moteur que dans l'exemple de la figure 1. Le fonctionnement de ce groupe est lé même que celui du groupe représenté sur la figure 1. Dans les deux exemples on peut prévoir, en avant du manchon 7, un filtre 35 entourant l'arbre 4 et disposé dans un logement 36 de plus faible diamètre que celui, 21, logeant le rebord 20 du flasque 19 (figure 1) ou que celui, 30, logeant la bague 18 ' (figure 2) Ce filtre étant disposé en amont des orifices 11, contribue à empêcher que les particules en suspension dans le liquide, qui auraient pu traverser l'interstice entre les bagues en contact, ne pénètrent dans Penceinte du rotor 3. En variante la bague fixe, 18 ou 18 ', au lieu de constituer une pièce rapportée à la paroi 8 ou à une cuvette 19 solidaire de cette paroi, forme une pièce d'un seul tenant avec ladite cuvette (figure 1) ou avec la paroi proprement dite (figure 2), constituant ainsi un bossage du fond de la cuvette ou de la paroi. REVENDICATIONS 1 Groupe motopompe destiné à faire circuler un liquide et comprenant une pompe entraînée par un arbre lui-même entraîné par un moteur électrique dont le boîtier du rotor est en commu- nication avec la pompe et dont le rotor est ainsi noyé dans le liquide, caractérisé en ce qu'il comprend, pour limiter les échanges de liquide entre l'enceinte de la pompe ( 1) et l'enceinte ( 5) du rotor ( 3), dans la zone entre ces deux enceintes, un support plein ( 12, 12 ') porté par l'arbre ( 9) et portant une surface ( 16) centrée sur l'axe ( 9) de l'arbre ( 4), transversale à ce dernier et appliquée, grâce à la poussée axiale résultant du fonctionnement de la pompe ( 1), contre une surface stationnaire correspondante ( 17). 2 Groupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface tournante ( 16) fait partie d'une bague ( 15) logée dans le support plein ( 12, 12 '). 3 Groupe selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface stationnaire ( 17) fait partie d'une bague ( 18, 18 ') rap- portée à la paroi de séparation ( 8) entre la pompe et le moteur. 4 Groupe selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support de la bague tournante ( 15, 15 ') est en une matière souple telle que du caoutchouc. Groupe selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le support ( 12, 12 ') a la forme générale d'un disque. 6 Groupe selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les bagues ( 15, 15 '; 18, 18 ') sont en une matière de friction telle que de l'acier, de la céramique ou du graphite. 7 Groupe selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la poussée axiale (F) sur l'arbre ( 4) due au fonctionnement de la pompe étant dirigée du moteur vers la pompe, la surface stationnaire ( 17) est solidaire d'une cuvette ( 19, ) présentant une ouverture centrale ( 23) de plus grand diamètre que celui de l'arbre ( 4) et un rebord ( 20) fixé à la paroi ( 8) de séparation entre les enceintes du rotor et de la pompe, la surface tournante ( 16) et son support ( 12) étant à l'intérieur de cette cuvette. 8 Groupe selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'effort axial (F') sur l'arbre ( 4) étant dirigé de la pompe vers le moteur, la bague stationnaire ( 18 ') est disposée dans un logement de la paroi de séparation ( 8), du côté de la face de cette dernière tournée vers la pompe ( 1). 9 Groupe,selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre ( 35) entre le rotor ( 3) et les surfaces en contact.