Brevet FR2508983A1 — publié le 19830107

MOTOPOMPE VERTICALE A PALIERS PROTEGES La présente invention concerne une motopompe verticale à paliers protégés et en particulier une motopompe verticale à liquide. Une motopompe verticale à liquide est une motopompe habi- tuellement destinée à puiser un liquide contenu dans une fosse ou puits de stockage. Selon la profondeur de cette fosse ou puits de stockage, la longueur de arbre portant la roue de la pompe est plus ou moins longue. Dans certaines motopompes verticales connues, cet arbre est relié par un accouplement mécanique à un moteur électrique d'entraînement, et supporté par des paliers qui sont tous situés au-dessus de leur plan de pose qui est souvent confondu avec celui du bord de l'ouverture d'entrée de cette fosse ou puits de stockage. La roue de la pompe, disposée habituellement près du fond de cette fosse ou puits est en porte-à-faux sur cet arbre. Etant donné qu'une grande longueur d'arbre en porte-à-faux entraîne habituellement une vitesse critique basse et une importante flèche, un grand nombre de motopompes verticales connues ne présentent pratiquement qu'une longueur limitée d'arbre, ce qui réduit fortement leur champ d'application. Dans d'autres motopompes verticales connues, l'arbre portant la roue de la pompe est supporté non seulement par des paliers se trouvant au-dessus de leur plan de pose mais également par des coussinets disposés au-dessous de ce plan, et immergés dans le liquide contenu dans la fosse. Cette structure permet de réduire à un minimum la longueur en porte-à-faux de l'arbre portant la roue, par conséquent d'éviter une vitesse critique basse, de diminuer fortement la flèche due aux réactions de fonctionnement de la roue et de donner à la motopompe une grande longueur d'arbre. Cependant, les coussinets qui travaillent en position immergée, notamment dans un liquide chargé, sont soumis à une usure accélérée provoquant une détérioration prématurée. En outre, dans les motopompes verticales connues ci-dessus, les paliers habituellement constitués par des roulements ou des coussinets sont directement montés sur l'arbre portant leur roue. Il en résulte que leur entretien exige de longues opérations pouvant aller jusqu'au démontage presque complet de ces motopompes. La présente invention ayant pour but d'éviter ces inconvénients permet de réaliser une motopompe verticale, facile à entretenir mécaniquement, ayant une bonne longueur d'arbre supporté par des paliers isolés du liquide à pomper, et ne présentant pas de flèche importante, et n'engendrant pas de vitesse critique basse lors du fonctionnement. Selon l'invention, une motopompe verticale à paliers protégés comprend des paliers qui sont tous disposés au-dessous du plan de pose de la motopompe, et isolés du liquide à pomper. Pour mieux faire comprendre l'invention, on décrit ci-après un exemple de réalisation illustré par des dessins ci-annexés dont -la figure 1 représente une vue incomplète schématique, partiellement en coupe verticale, d'une motopompe verticale réalisée selon l'invention, montée sur une fosse de stockage de liquide, et -la figure 2 représente à une autre échelle, une vue partielle de la motopompe de la figure 1, montrant un ensemble de paliers plongeur de l'arbre de celle-ci. Une motopompe verticale 1 réalisée selon l'invention, illustrée comme un exemple dans les figures I et 2 comprend d'une part, une pompe 2 dont la roue 3 est portée par un arbre 4, et d'autre part, un moteur électrique 5 assurant un entraînement de l'arbre 4 à travers un accouplement 6. La pompe 2 est pourvue d'une tubulure d'admission 7 et d'un tuyau de refoulement 8. La motopompe verticale 1 illustrée dans la figure 1, est fixée à une plaque de pose 9 qui est elle-même rendue solidaire d'un bord d'une fosse ou puits 11 de stockage d'un liquide à pomper, cette fosse étant partiellement représentée. La surface de contact entre le bord de cette fosse et la plaque de pose 9 constitue un plan de pose 10 de la motopompe 1. L'arbre 4 est maintenu, libre en rotation par un ensemble de paliers plongeur 12 qui selon une caractéristique importante de l'invention s'étend dans la presque totalité de sa longueur au-dessous du plan de pose 10. L'arbre 4 et son ensemble de paliers plongeur 12 est entouré d'une pièce de maintien en position servant à la fois de support à la pompe 2, de dispositif de centrage de l'arbre 4 et de la roue 3 dans la pompe 2 et de moyen de guidage de l'ensemble de paliers plongeur 12 dans son montage et de démontage. Dans l'exemple illustré, la pièce 13 a une forme tubulaire cylindrique et constituée par soudage d'une plaque de fixation 14 et de un ou plusieurs tubes reliés entre eux au moyen de raccords 15. L'extrémité de la pièce 13, opposée à la plaque de fixation 14 est soudée au corps de la pompe 2. La pièce 13 comprend un certain nombre de trous 16 pour l'entrée et la sortie de liquide existant dans la fosse 11. La pièce 13 peut avoir une toute autre structure ou forme non représentée. Selon une caractéristique importante de l'invention, l'ensemble de paliers plongeurs 12 est étanche au liquide se trouvant dans la fosse Il. Et selon une autre caractéristique importante, l'ensemble de paliers plongeur 12 forme une unité mécanique autonome, qui se démonte facilement de l'arbre 4. en effet, ensemble de paliers plongeurs 12 a une forme tubulaire et comprend d'une part au moins deux paliers 17, 18 maintenus, longitudinale ment espacés, par deux fourreaux concentriques 19, 20 et coaxiaux mutuellement et à l'arbre 4, respectivement par deux moyens 21, 22 et deux corps dé paliers 23, 24, les fourreaux concentriques intérieur 19 et extérieur 20 étant respectivement rendus étanches et solidaires par soudage par exemple, par leurs extrémités aux moyeux 21, 22 et aux corps de paliers 23, 24, -et d'autre part une garniture mécanique d'étanchéité 25. Les paliers 17, 18 constitués par exemple par des roulements dont l'un est du type à butée et l'autre est du type radial, sont respectivement montés par leurs couronnes intérieures sur la sur face extérieure des moyeux 21 et 22 et par leurs couronnes extérieures sur la surface interne des corps de paliers 23 et 24 et maintenus en position par des circlips 26, 27, 28 etlou des épaulements 29, 30. Les moyeux 21 et 22 sont destinés à être enfilés sur l'arbre 4 et ajustés sur des portées étagées correspondantes de celui-ci. Ces moyeux, par conséquent l'ensemble de paliers plongeurs 12, sont en même temps immobilisés en translation axiale sur cet arbre 4 par coincement entre un épaulement 31 et un écrou 32 vissé sur l'extrémité filetée de cet arbre 4, et immobilisés en rotation par rapport à cet arbre 4 par une clavette 33. Le corps du palier supérieur 23 est latéralement prolongé par une colerette de fixation 34. La garniture mécanique d'étanchéité 25 comprend d'une part un couvercle de garniture 35 et d'autre part une garniture formée de deux éléments, un élément fixe 36 rendu solidaire et étanche du couvercle de garniture 35 et un élément tournant 37 rendu solidaire et étanche du moyeu 22, et constamment poussé contre l'élément fixe 36 par un ressort 38, pour réaliser entre ces deux éléments 36, 37 un bon contact frottant étanche au liquide existant dans la fosse ou puits Il. L'ensemble de paliers plongeurs 12 est de ce fait étanche au liquide de la fosse ou puits 11 et les paliers 17 et 18 maintenus à l'abri échappent à une usure accélérée et une détérioration prématurée. Grâce à cette étanchéité, le fourreau intérieur 19 et le moyeu supérieur 21 peuvent être réalisés en métaux économiques peu résistants au liquide à pomper. L'étanchéité de l'ensemble de paliers plongeur 12 est également assurée au niveau de l'arbre 4 par des joints toriques 39 et 40 logés dans des rainures correspondantes de l'alésage du moyeu inférieur 22, et au niveau de la plaque de fixation 14 de la pièce de maintien en position 13 par un joint circulaire 41. Le joint torique inférieur 40 sert également de moyen de nettoyage de la portée de l'arbre 4 lors des opérations de montage et de démontage de l'ensemble de paliers plongeur 12. Le couvercle de garniture 35 est muni d'un creux 42 qui reçoit une réserve de lubrifiant laquelle sert d'une part de moyen de lubrification permanente des surfaces de frottement des éléments 36 et 37 de la garniture 25 quel que soit le niveau du liquide à pomper se trouvant dans la fosse ou puits 11 de stockage, et d'autre part d'agent d'évacuation de la chaleur dégagée par les surfaces de frottement de ces derniers éléments. Dans la motopompe verticale 1, le moteur électrique 5 est fixé sur la collerette de fixation 34 du corps de palier supérieur 34 par l'intermédiaire d'une entretoise 44 et d'un déflecteur 45, au moyen des goujons 43. Lors de l'entretien des paliers 17 et 18 ou de la garniture mécanique d'étanchéité 25, après avoir démonté le moteur 5 de son entretoise 44, l'accouplement 6 est enlevé, les écrous des goujons 43 sont devissés pour permettre l'enlèvement de l'entretoise 44 et du déflecteur 45. Ensuite, les écrous des goujons 46 qui maintiennent la collerette de fixation 34 de l'ensemble de paliers plongeurs 12 sur la plaque de fixation 14 de la pièce de maintien en position 13, sont enlevés en même temps que l'écrou 32 qui bloque cet ensemble de paliers plongeur 12 sur l'arbre 4. Enfin ensemble de paliers plongeur 12 peut être retiré en le coulissant le long de la pièce 13 et de l'arbre 4, la pièce 13 étant fixée par des goujons 47 à la plaque de pose 9 qui est elle-même immobilisée sur le bord de la fosse ou puits de stockage 1 1 par des dispositifs de fixation de type connu 48. Lors du retrait de l'ensemble de paliers plongeur 12, l'arbre 4 et la pompe 2 sont maintenus en place par la pièce de maintien en position 13 et restent en place dans la fosse ou puits de stockage 11. L'entretien des paliers 17, 18 et de la garniture mécanique d'étanchéité 25 est ainsi rendu facile, sans obligation d'un démontage total de la motopompe. L'ensemble de paliers plongeur 12 peut même être remplacé par un autre ensemble 12 interchangeable, ce qui réduit fortement le temps d'immobilisation de la motopompe 1. Le remontage de l'ensemble de paliers plongeur 12 et des autres éléments de la motopompe 1 se fait dans l'ordre inverse de celui de leur démontage décrit dans un paragraphe précédent. La pièce 13 et l'arbre 4 jouent également un rôle de guidage de l'ensemble de paliers plongeur 12 durant son remontage. La structure soudée de l'ensemble de paliers plongeur 12 peut être remplacée par une structure monobloc ou une structure moulée formée de sous-ensembles monoblocs assemblés. Les corps de paliers 23, 24 et le fourreau extérieur 20 ainsi que les moyeux 21, 27 et le fourreau intérieur par exemple peuvent former des sousensembles monoblocs et être assemblés par des paliers 17 et 18 comme dans l'exemple illustré. Des systèmes connus de lubrification peuvent être prévus dans l'ensemble de paliers plongeur 12 si les paliers 17 et 18 sont constitués par des dispositifs exigeant une lubrification. La garniture mécanique d'étanchéité 25 peut être remplacée par celle ayant une structure inversée ou une autre structure connue telle qu'une garniture compensée, une garniture double, une garniture combinée avec un palier immergé dans un lubrifiant dont le niveau est rendu visible au niveau de la plaque de pose 9, une garniture avec un arrosage des surfaces de frottement, par une tuyauterie auxiliaire non représentée venant du tuyau de refoulement 8.. Une motopompe verticale 1 réalisée selon l'invention a ainsi une structure qui présente au dessus du plan de pose 10 de cette motopompe un moteur électrique d'entraînement 5 et un accouplement 6 reliant ce moteur à un arbre 4 d'une pompe 2 et au dessous de ce plan de pose 10 de la pompe 2, l'arbre 4 de cette pompe 2, les paliers 17, 18 supportant cet arbre 4 et la garniture mécanique d'étanchéité 25. Cette structure permet à la motopompe 1 d'avoir non seulement une plus grande profondeur de pompage au dessous du plan de pose 10, par rapport aux motopompes connues sans présenter des inconvénients cités dans un paragraphe précédent et sans recourir à une utilisation désavantageuse des paliers immergés dans du liquide à pomper, mais également une maintenance plus aisée par rapport à celle des motopompes connues due à un accès facile aux paliers et à la garniture mécanique sans démontage ni de l'arbre 4 supporté par ces paliers, ni des éléments de la pompe 2. REVENDICATIONS 1. Motopompe verticale à paliers protégés ayantau-dessous de son plan de pose (10) une pompe (2) et au-dessus de ce plan, un moteur électrique d'entraînement (5) caractérisée en ce qu'elle comprend dans sa structure, des paliers (17, 18) supportant l'arbre (4) de la pompe (2), qui sont tous disposés au-dessous de ce plan de pose (10) et isolés du liquide à pomper. 2. Motopompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble de paliers plongeurs (12) étanche au liquide à pomper, formant une unité mécanique autonome démontable par rapport à l'arbre (4) de la pompe (2) qu'il supporte, libre en rotation. 3. Motopompe selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comprend une pièce de maintien en position (13) entourant l'arbre (4) et ses paliers (17, 18), rendue solidaire d'une plaque de pose (9) de la motopompe (1) par une de ses extrémités, et solidaire du corps de la pompe (2) par une autre de ses extrémités, pour servir à la fois de support à la pompe (2) et de dispositif de centrage de l'arbre (4) et de la roue (3) de cette pompe (2). 4. Motopompe selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble de paliers plongeurs (12) constitué d'une part d'au moins deux paliers (17, 18) maintenus coaxiaux mutuellement et à l'arbre (4), et longitudinalement espacés, par deux fourreaux concentriques (19, 20) et respectivement par deux moyeux (21, 22) et deux corps de paliers (23, 24), les fourreaux concentriques intérieur (19) et extérieur (20) étant respectivement rendus étanches et solidaires par leur extrémités, à ces moyeux (21, 22) et ces corps de paliers (23, 24) et d'autre part d'une garniture mécanique d'étanchéité (25) comportant au moins un élément fixe (36) et un élément tournant (37) rendus étanches et solidaires respectivement d'un (24) de ces corps de paliers et d'un (22) de ces moyeux. 5. Motopompe selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend dans la garniture mécanique d'étanchéité (25), un couvercle de garniture (35) muni d'un creux (42) qui reçoit une réserve de lubrifiant laquelle sert d'une part de moyen de lubrification permanente des surfaces de frottement des éléments fixe (36) et tournant (37) de la garniture, et d'autre part d'agent d'évacuation de la chaleur dégagée par ces surfaces. 6. Motopompe selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend dans l'ensemble de paliers plongeurs (12) d'une part un fourreau intérieur (19) et des moyeux (21, 22) et d'autre part un fourreau extérieur (20) et des corps de paliers (23, 24) respectivement assemblés par soudage et formant des sous-ensembles monoblocs, étanches intérieur (21-19-22) et extérieur (23-20-24). 7. Motopompe selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend dans l'ensemble de paliers plongeurs tel2) d'une part un fourreau intérieur (19) et des moyeux (21, 22) et d'autre part un fourreau extérieur (20) et des corps de paliers (23, 24) respectivement réalisés par moulage et formant des sous-ensembles monoblocs, étanches intérieur (21-19-22) et extérieur (23-20-24). 8. Motopompe selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend dans l'ensemble de paliers plongeurs (12) au moins un palier (17 ou 18) du type à butée et un palier (17 ou 18) du type radial. 9. Motopompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que les paliers (17, 18) sont constitués par un roulement du type à butée et un roulement du type radial. 10. Motopompe selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend sur l'arbre (4), un épaulement (31), une extrémité filetée et un écrou (32) monté sur cette dernière, assurant une immobilisation axiale de l'ensemble de paliers plongeur (12).