Brevet FR2525699A1 — publié le 19831028

L'invention se rapporte à une machine rotative destinée à mettre un fluide en mouvement et possédant un arbre créant une liaison mécanique entre les parties mobiles internes,quisont baignées par le fluide,et la ou les parties extérieures, non baignées par le fluide,chargées de guider,maintenir,et entrainer le dit arbre Sur une machine de ce type,îl est nécessaire que,entre les parties de l'arbre baignées ou non baignées par le fluide,on dispose un ou plusieurs organes d'étanchéité supprimant ou réduisant les écoulements de fluide. Les deux grands groupes de machines rotatives qui correspondent à cette définition sont,d'une part,les machines mettant en mouvement des fluides compressibles,tels les ventilateurs,et,d'autre part,les machines mettant en mouvement des fluides incompressibles dits liquides,telles les pompes centrifuges,qui possèdent logés dans un carter fise,un ou plusieurs mobiles fixés sur un arbre qui leur transmet l'énergie nécéssaire a' la mise en mouvement,par effet centrituge,d'un fluide généralement liquide. Pour la clarté de l'exposé de l'invention celui-ci s'appuira sur des exemples concernant ce dernier type de machines qui est par ticulièrement désigné pour en bénéficier. En effet les pompes cen trifuges qui mettent en mouvement des liquides variés,doivent,le plus sourent,possèder des dispositif complexes parfaitement performants pour assurer une étanchéité totale au passage de l'arbre entre l'extérieur et l'intérieur de la partie hydraulique,dont le carter ferme enveloppe au liquide véhiculé.Ces dispositifs qui réalisent l'étanchéité sont particulièrement exposés à l'usure,car leur principe repose sur le frottement entre une surface fixe et une mobile avec eu sans interposition d'un film liquide.Ils constituent donc un point particulièrement sensible de ces matériels,en- traînant la majorité des causes d'arrêt,donc d'interventions,pour remise en état. Les progrès-techniques accomplis dans ce domaine se sont poursuivis dans plusieurs directions.D'une part,vers la suppression des dispositifs d'étanchéité autour de l'arbre en enfermant sous un même carter étanche l'ensemble de la partie mobile, y compris le rotor du moteur électrique qui,de ce fait,se trouve baigné par le iuide-véhiculé ( exemple: brevet françàis N024II322 ) . D'autre part,en améliorant les dispositifs d'étanchéité autour de l'arbre et leur montage, de façon à augmenter leurs performances et aussi en cherchant à simplifier les opérations de maintenance nécéssaires pour remplacer les organes défaillants. En ce qui concerne les pompes centrifuges utilisées dans les industries pétrolière,chimique,ou alimentaire,l'évolution technologique a conduit au type représenté par la figure(l) planche(l). Afin d'éviter le démontage complet de la pompe et de ses tuyauteries de raccordement,on a créé un sous-ensemble formé de la turbine(I),de l'arbre(2) et de son boitier de guidage (3) qui est assemblé avec l'arrière du carter hydraulique(4) eù est assujetti le dispositif d'étanchéité(5). Malgré cette simplification on censtate qu'il faut déplacer un ensemble important pour intervenir sur le dispositii(5) ce qui entraine des dépenses et des temps d'immobilisation consé- quents. Par allieurs il faut un accouplement allongé avec entretoise (6)entre le moteur et la pompe afin de disposer du recul nécessaire aux opérations de démontage.Cet accouplement imparfaitement aligne peut être la source de vibrations néfastes à la bonne tenue des pies ces mécaniques,dont le dispositif d'étanchéité(5). L'amélioration technologique proposée a pour objectif prsnc- pal de simplifier les interventions permettant le remplacement @e l'organe d'étanchéité(5) et éventuellement de l'arbre,en réquisant le nombre et la complexîté,donc la durée, des opérations a sur la machine.Elle doit conduire aussi a moins d'erreur de donc à un meilleur service du matériel Latechnologie proposée esi représentée sur la figure(2)planche(I).Elle se caractérise pa.. le fait que,premièrement, l'arbre(2)qui supporte tar@@@@ est centré et maintenu radialement et axielement dans un rotor @reux(3)monté sur des paliers(4)et que secondement,l'arbre(2)peut entre, a l'arrêt, désolidarisé de son guide @reux(3)pour @@@voir le déplacer axialement de l'amplitude nécéssaire et suffisante @@@@ libèrer l'organe @'étan chéité(5) qui étant de forme annulaire, comme représenté figure(2) planche (2) est,sans cette opération pris@@nier de cet arbre(2). On peut aussi remplacer l'arbre @@@-même. Selon l'un des modes de réalisation proposé figure(2) planche (I) l'arbre(2) est centré aux deux extré@ @@@ @@ @on @@@@@@ @@@@ lequel reçoit le couple nécéssaire à l'entrainement de l'enaele rotatif par un systeme de poulie-courroie(7). La turbine(l) est maintenue axialement sur l'arbre(2) par une tige centrale(8)vissée vissée sur celle-ci et traversant l'arbre(2)et entrainée radialement par un carré mâle-femelle en(13). L'arbre(2)est bloqué axial lement sur son guide(3)par un écrou(9) vissé en bout de celui-ci et radialement par une clavette(10). Les opérations pour remplacer tout ou partie de ltorgane d'étanchéité(5)sont les suivantes:L'ensemble rotatif étant immobilisé en rotation,on dévisse la tige(8)pour désolidariser axialement la turbine(I) de l'arbre (2). Puis on dévisse l'écrou(9) pour libèrer axialement l'arbre(Z)du rotor creux(3) L'arbre(2) peut alors être retiré en coulissant dans le rotor creux(3)et dans la douille(I4) appartenant à l'organe d'étanchéité(5)qui ainsi n'est plus prisonnier de l'arbre(2). On peut alors proceder au démontage de l'organe d'étanchéité(5)en le désolidarisant du flasque arrière(lO)en écartant les dispositifs d'assemblage (ii) accessibles par les ouvertures pratiquées dans le bâti (12).A noter la présence d'un anneau déflecteur entre la bague(I4) et le rotor (3);cet anneau peut aussi coulisser sur l'arbre,il ne gène donc pas les manoeuvres décrites ci-dessus. Les opérations de remontage s'opèrent dans l'ordre inverse. On pourra noter que l'utilisation d'une bague de centrage(I5)évite le désaxage de la turbine(I)et facilite l'introduction de l'extré- mité de l'arbre(2)dans l'alésage de celle-ci. Pour le même objectif il est souhaitable que les parties mâle-femelle soient coniques. En adoptant les mêmes principes on peut réaliser un groupe moteur-pompe monobloc en utilisant,ainsi que représenté figure(I) planche(2)un moteur électrique(7) à rotor creux(3) tomme support de l'arbre(2?. Les opérations de démontage et de remontage pour échanger l'organe(s) sont les mêmes que précèdemment. On trouve en effet les mêmes éléments sauf que la transmition par courroies est remplacée par le moteur. On notera que ces opérations sont simplifwiées à l'extreme ce qui réduit considérablement le temps d'immobilisation de la machine. Il estpossible aussi d'utiliser des organes d'étanchéité(5) pré-assemblés et testés dont la douille intérieure(I4) sert de fourreau à l'arbre comme représenté figure(2) planche(2). Labsen ce d'accouplement axial entre le moteur et la pompe et le non démontage des organes principaux de guidage garantissent une remise en place correcte des quelques pièces déplacées ou échangées. Dans la solution moteur-pompe monobloc représentée sur la figure(I) planche(2)on bénéficie d'un faible encotbrement du groupe complet et la simplification du montage,ainsi que la réduction du nombre des pièces constitutives conduisent à un prix intéressant pour le matériel installé; ceci d'autant plus que la rapidité et la sureté des interventions pour remplacer ltorgane d'étanchéité(5) et même l'arbre,peuvent inciter à ne pas monter un groupe de remplacement,ce qui se fait souvent. Sur certaines pompes centrifuges à une ou plusieurs turbines, où la tuyauterie d'aspiration se raccorde latéralement,dégageant ainsi l'axe de la turbine,il est possible d'utiliser les principes ci-dessus,l'arbre pouvant sortir d'un côté ou de l'autre selon le montage choisi.Cet arbre étant guidé par un ou deux rotor creux, dont l'un sert en plus a l'en@@ainer,et pouvant aussi traverser un ou deux organes d'étanchéité démontables selon les mêmes méthodes. -REVENDICATIONS- I.- Machine rotative mettant un fluide en mouvement,possèdant un arbre central démontable entrainant un ou plusieurs mobiles actifs séparables de cet arbre,lequel est guidé concentriquement par un ou plusieurs rotors creux,centrés eux-mêmes par des paliers fixes;laquelle machine possède aussi un ou plusieurs organes d'étanchéité,de forme annulaire,qui sont libérables par un déplacement axial de l'arbre entier ne nécéssitant pas le déplacement de ses organes de guidage et d'entraînement. 2.- Machine rotative selon revendication í telle une pompe centritugesreprésentée sur la figure 2 planche I dont l'arbre (2) est calé concentriquement dans un rotor creux(3) de telle sorte que,après l'avoir désolidarisé de la turbine(I),cet arbre puisse être déplacé vers l'arrière-voire totalement enlevé-pour dégager l'organe d'étancheité(5);1e rotor creux(3) recevant l'énergie nécécessaire à l'entraînement de l'arbre(z) par un organe de transmission (7). 3.- Machine rotative selon revendication 1 telle une pompe centrifuge,représentée sur la figure 1 planche 2 , de conception identique à celle de la revendication 2 saui que le rotor creux (3) est la partie centrale d'un rotor de moteur électrique (7 )quî transmet ainsi directement lténergie à l'arbre(z) sans interposition d'un autre organe.Le moyen de dégager l'organe(5) par dépla- cement axial de l'arbre(2)est conforme à la revendication 2. 4.- Machine rotative selon revendication 3 dans laquelle le moteur électrique est remplacé par n importe quelle machine ou élément de machine,possèdant un rotor creux pouvant recevoir un arbre déplaçable axialement pour dégager l'organe d'étanchéité sans démonter cette machine ou cet élément de machine. 5.- Machine rotative selon l'une quelconque des revendications I.2.3.4,dont le ou les organes d'étanchéité(5) possèdent une douille interne(l4) formant fourreau à l'arbre(2),selon figure 2 planche 2. et tournant à la même vitesse que ce dernier.