Brevet FR2525290A1 — publié le 19831021

v. Pompe, notamment pompe immergée ou pompe portative. La présente invention concerne une pompe, pompe immergée ou pompe portative notamment, comportant un arbre de trans- mission relié à l'une de ses extrémités à une unité d'entraî- nement, monté dans un support au moyen d'un palier au moins et supportant à son autre extrémité un rotor, prévu dans un compartiment adjacent à un palier inférieur de l'arbre de transmission et à pa 'ir duquel une conduite ascendante au moins, parallèle au support, s'élève vers l'unité d'entraî- nement et une évacuation pour le fluide pompé. Sur les pompes immergées de ce type, l'arbre de transmission est logé dans un support, coaxial à ce même arbre et entou- ré par la conduite de refoulement annulaire Pendant le pompage du liquide, une partie de ce dernier peut pénétrer dans le support au niveau du palier inférieur Pour les pompes à grande vitesse notamment, le fluide risque donc d'être projeté ou de remonter dans le support jusqu'à l'unité d'entraînement et de pénétrer dans cette dernière, ce qui peut provoquer des dérangements et l'arrêttotal de la pompe en cas de fluides corrosifs. Pour éviter cet inconvénient, il est connu de prévoir d'éva- cuer le fluide présent dans le tube support par l'intermé- diaire d'une vidange, placée à l'extrémité supérieure de ce support Cette mesure s'est toutefois avérée insuffisante, car le liquide contenu dans le support remonte à l'arrêt de la pompe pratiquement jusqu'au niveau du liquide entourant cette dernière, et la pression atteint soudain une valeur telle dans la phase de démarrage de la pompe, que le liquide contenu dans le support jaillit violemment vers l'unité d'entraînement. Un autre inconvénient réside dans le fait que, lorsque la pompe est extraite du fluide à pomper, le liquide contenu dans le support ne peut s'écouler librement, coule goutte à goutte de la pompe et s'échappe donc du support pendant une période relativement longue, ce qui peut être à l'origine de contaminations et de graves brûlures, dans le cas d'aci- des notamment. La présente invention vise à perfectionner une pompe du type précédemment décrit, de façon à exclure toute remontée du liquide dans le support entourant l'arbre de transmission jusqu'à l'unité d'entraînement L'invention vise par ailleurs à assurer une vidange complète et rapide du support, après que la pompe ait été extraite du liquide à pomper. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la section libre du support, au-dessus du palier monté sur le bout d'arbre inférieur, est élargie par un espace inter- médiaire au moins, pénétrant dans la conduite ascendante et coupé du débit passant dans cette dernière. L'espace intermédiaire permet d'obtenir une augmentation volumique considérable du passage annulaire séparant l'arbre de transmission du support La pression du liquide pénétrant dans le support est donc immédiatement annulée, et le fluide ne peut remonter dans ee même support Que la pompe soit en service ou en période de démarrage, il est donc impossible au fluide contenu dans le support de parvenir jusqu'à l'unité d'entraînement. Selon la revendication 2,l'orifice de sortie correspondant à l'espace intermédiaire assure une évacuation immédiate du liquide présent dans le support, lorsque la pompe est enle- vée du fluide à pomper. D'autres caractéristiques de l'invention sont données dans les revendications, la description et les dessins. Quelques exemples de construction de la présente invention, illustrés sur les dessins annexés, sont décrits ci-dessous en détail Les dessins représentent figure 1; une coupe axiale d'une pompe portative; figure 2 une section transversale suivant la ligne II-II de la figure 1; Figure 3: une section transversale suivant la ligne III-III de la figure 1; figure 4: une section transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 1; figure 5: une section transversale suivant la ligne III-III de la figure 1, seuls le tube vertical et le support étant représentés; figure 6: une coupe correspondant à la figure 5 d'une seconde forme de construction du tube vertical et du support; figure 7: une coupe correspondant à la figure 5 d'une troi- sième forme de construction du tube vertical et du support; figure 8: une coupe correspondant à la figure 5 d'une qua- trième forme de construction du tube vertical et du support; figure 9: une coupe axiale d'une pompe portative présentant une autre forme de construction, avec trois conduites de refoulement; figure 10: une coupe suivant la ligne X-X de la figure 9; figure 1 i: une coupe suivant la ligne XI-XI de la figure 9; figure 12:une coupe suivant la ligne XII-XII de la figure 9; figure 13: une coupe transversale d'une pompe portative com- portant des conduits de refoulement cylindriques; figure 14: une vue latérale d'une pompe correspondant à celle de la figure 13. La pompe portative représentée sur la figure 1 est plongée en tant que pompe immergéedans le liquide à pomper Elle comporte une unité d'entraînement 5 avec un carter 1, dans lequel est logée la partie supérieure d'un arbre de trans- mission 9, au moyen de deux roulements à billes 7 et d'un palier lisse 3 Un élément d'accouplement 6, permettant de raccorder à l'arbre un moteur d'entraînement non représenté, un moteur électrique par exemple, est fixé à l'extrémité supérieure de l'arbre de transmission 9 Le palier lisse 3 sert parallèlement de section d'étranglement pour les gaz et vapeurs qui s'élèvent du fluide à pomper Les roulements à billes 7 sont donc largement protégés contre la corrosion et les dégâts analogues, qui peuvent être provoqués par de tels fluides gazeux L'étanchéité de l'arbre 9 par rapport au roulement à billes inférieur 7 est en outre assurée par un joint à lèvre 4, placé dans l'orifice de passage inférieur du logement de palier. L'arbre de transmission 9 est enveloppé par un ensemble de tubes verticaux 14, composé d'un tube vertical 17 et d'un support 20 également tubulaire, coaxiaux à l'arbre 9 et réa- lisés d'une seule pièce dans l'exemple de construction, sous forme de tube profilé Le support 20 se compose essentielle- ment de deux demi-coques 20 A et 20 B partiellement cylindri- ques, présentant chacune deux brides latérales 20 a 1 et a 2 et/ou 20 b 1 et 20 b 2 qui s'étendent dans le tube vertical 17, dans l'axe de ce dernier (figures 1, 3 et 4) Les demi- coques 20 A et 20 B limitent un passage annulaire 20 C entou- rant l'arbre de transmission 9, les brides opposées 20 a 1 et 20 b 1 etjou 20 a 2 et 20 b 2 formant avec la paroi adjacente du tube vertical 17 l'un des deux espaces intermédiaires 27 diamétralement opposés (figure 3) Vu du passage annulaire C, les bords internes adjacents 19 a et 19 b du support 20 limitent une fente axiale 19, qui traverse la paroi interne du support 20 et constitue le passage de l'espace annulaire C à l'espace intermédiaire correspondant 27 A l'extrémité supérieure du support, les deux espaces intermédiaires 27 sont fermés par un couvercle 22 reliant les deux brides a 1 et 20 bl et/ou 20 a 2 et 20 b 2 (figures 1 et 2) Le tube vertical 17 se prolonge au-delà de l'extrémité inférieure du support 20 pour former un compartiment 13, dans lequel tourne un rotor 12 fixé au bout inférieur de l'arbre de transmission 9 Au-dessus du rotor 12, l'arbre 9 est supporté par un palier-guide 10, monté dans le passage annulaire 20 C du support 20 Dans l'exemple de construction, l'arbre 9 se compose d'un matériau plein Dans sa partie centrale, il est supporté en longueur par quatre paliers d'appui 26, placés à une certaine distance axiale l'un de l'autre dans le passage annulaire 20 C du support et présentant chacun deux têtes de maintien 25, avec lesquelles ils sont logés dans les deux espaces intermédiaires 27 Par l'intermédiaire de ces têtes 25, les paliers 26 sont donc maintenus par blocage dans le sens radial et par friction dans le sens axial. Le tube profilé composé du tube vertical 17 et du support (figure 5) peut être une pièce moulée par injection et fabriquée en plastique résistant aux agents chimiques Il peut également être en métal, acier de qualité supérieure ou aluminium par exemple, et fabriqué par étirage. Dans l'exemple de construction, les espaces intermédiaires 27 et les fentes axiales correspondantes 19 s'étendent sur toute la longueur du support 20 Dans certains cas d'utili- sation, il peut être avantageux que la fente axiale et l'espace intermédiaire radial la prolongeant ne couvrent qu'une longueur partielle du support 20, l'espace intermé- diaire 27 commençant alors directement au-dessus du com- partiment 13. Avec leurs brides et l'enveloppe du tube vertical 17, les deux parties 20 A et 20 B du support forment deux conduites ascendantes 28 séparées l'une de l'autre, débouchant dans un collecteur commun 23 du carter 1, auquel est raccordée une évacuation 15 Le tube vertical 17 est fixé au raccord 16 du carter 1 de manière à être étanche au fluide sous pression Il peut être collé, soudé ou brasé dans ce raccord 16 Un assemblage par vis avec joint intercalaire est également possible. Du côté du collecteur 23, les espaces intermédiaires 27 sont hermétiquement fermés par leurs couvercles 22 A l'extrémité opposée du tube support, une fermeture constituée par un bou- chon commun 30 est prévue dans les espaces intermédiaires 27, ce bouchon servant parallèlement de support au palier-guide 10 A l'extrémité inférieure des espaces intermédiaires 27, des ouvertures 29, prévues dans le tube vertical 17, débou- chent vers l'extérieur Les espaces 27 sont fermés à la par- tie inférieure par la surface 31 du bouchon 30, cette sur- face s'élevant continûment du bord inférieur des ouvertures 29 au support 20, en formant de préférence un coude à 90 ', si bien que les rebords ou fentes dans lesquels pourraient se déposer les impuretés du liquide sont inexistants La surface 31 constitue par ailleurs une surface déflectrice n'offrant qu'une faible résistance au liquide, qui s'écoule vers le bas dans le sens axial et est dévié jusqu'à l'ouver- ture 29 dans le sens radial Les ouvertures 29 peuvent éga- lement avoir une longueur axiale plus importante, et s'éten- dre par exemple vers le haut, à partir du bouchon 30 sur pratiquement toute la longueur axiale de l'espace inter- médiaire 27. Lorsque la pompe est en service, le fluide est refoulé par le tube dans les conduites ascendantes 28, pour parvenir dans le collecteur 23, puis dans l'évacuation 15 A partir du compartiment 13, du liquide peut remonter entre l'arbre 9 et le paliér-guide 10 Il en résulte un effet lubrifiant qui peut être parfaitement souhaitable Le fluide ne doit toute- fois pas remonter sous pression jusqu'à l'unité d'entraîne- ment 5, dans le passage annulaire 20 C compris entre l'arbre 9 et le support Par suite de l'augmentation volumique du passage 20 C, due aux espaces intermédiaires 27, la pression baisse dès que le fluide a passé le palier-guide 10 Le film lubrifiant formé sur l'arbre est maintenu, sans que le fluide présent dans le support ne s'élève trop en hauteur ou soit projeté vers le haut Le fluide entraîné dans le sens périphé- rique par l'arbre de transmission 9 en rotation est balayé au niveau des bords 19 a et 19 b des fentes axiales 19 et peut s'écouler vers le bas dans les espaces intermédiaires 27 La disposition des ouvertures 29 au point axial inférieur des espaces intermédiaires 27 garantit, à l'enlèvement de la pompe, un écoulement rapide du liquide résiduel dans le support 20, excluant ainsi tout risque de brûlures par de l'acide coulant ultérieurement goutte à goutte de ce même support 20, dans le cas de fluides corrosifs notamment. Les figures 6, 7 et 8 représentent une section analogue à celle de la figure 5 de différentes formes de construction du tube vertical et du support. D'après la figure 6, un support 20 1, présentant deux brides latérales 21 et réalisé sous forme de tube profilé, est placé dans le tube vertical 17 1 Les brides, présentant un profil creux fermé sur trois côtés, constituent les deux espaces intermédiaires 27 Une rainure axiale 32, prévue sur chacune de leurs extrémités externes radiales, couvre toute la lon- gueur du support 20 1 Le tube vertical 17 1 présente des nervures radiales internes 33, adaptées aux rainures axiales et diamétralement opposées, qui s'enclenchent dans ces mêmes rainures 32, assurant ainsi le blocage du tube profilé et son centrage exact dans le tube vertical 17 1 Dans cette forme de construction, le tube vertical 17 1 peut être fabri- qué en un autre matériau que celui du support 20 1, en acier fin ou aluminium par exemple, le support 20 1 étant de pré- férence moulé par injection en plastique Mais ces deux par- ties peuvent également être en plastique ou en métal Dans la partie extrême inférieure du support 20 1, une ouverture radiale, pratiquée dans le tube vertical 17 1,est affectée à chaque espace intermédiaire 27 qu'elle relie, comme dans la forme de construction de la figure 1, au milieu ambiant de la pompe. La figure 7 représente une forme de construction analogue. Le support 20 2, prévu dans le tube vertical cylindrique 17 2, présente également deux espaces intermédiaires 27 diamétra- lement opposés et formés par les brides 21 1, qui ont un pro- fil creux fermé sur trois côtés Le support 20 2 n'est relié au tube vertical 17 2 qu'à ses extrémités supérieure et inférieure Il peut présenter à son extrémité inférieure des embouts radiaux 21 2 prolongeant les brides 21 1 et compor- tant chacun une conduite de jonction entre l'espace intermé- diaire 27 et l'orifice radial de sortie prévu dans le tube vertical 17 2, formant ainsi une évacuation correspondant- à la forme de construction de la figure 1 Le support 20 2 peut par ailleurs être supporté dans le tube vertical 17 2 par des nervures radiales 34 (représentées en pointillés). Dans l'exemple de construction, quatre nervures radiales sont régulièrement réparties sur la périphérie, ces nervures pouvant être fabriquées d'une seule pièce avec le support 20 2. La figure 8 représente une autre forme de construction du support avec un seul espace intermédiaire 27 Ce support 20.3 présente une fente axiale 19, prolongée par l'espace intermédiaire 27 Les parois de l'espace intermédiaire 27 se prolongeant par celle du tube vertical 17 3, le support 20.3 n'est maintenu,dans le même axe que celui du tube 17,3, que par sa bride 21 3 formant les parois de l'espace intermédiaire 27 Dans cette forme de construction, l'ouver- ture 29 1 du tube vertical 17 3 est parallèle à la fente axiale 19 du support 20 3, si bien que l'espace intermédiaire 27 est essentiellement ouvert sur toute sa longueur axiale sur l'espace enveloppant la pompe. Les figures 9 à 12 représentent une pompe portative compor- tant trois conduites de refoulement 28 et correspondant lar- gement à la forme de construction de la figure 1, dans ses parties supérieure et inférieure L'arbre de transmission 9 1 se compose d'un arbre creux awec bux tubes a Iloegès emmanchés l'un das l'autre, d'untourillon supérieur 2 et d'un tourillon inférieur il soudés au tube interne 8 de l'arbre creux Comme l'arbre de la figure 1, le tourillon supérieur 2 est monté dans le carter 1 de l'unité d'entraenement 5 à l'aide de deux roulements à billes 7 et d'un palier lisse 3 Le rotor 12 est fixe au tou- rillon inférieur 11, supporté par le palier-guide 10 Le tube vertical 17 4 et le support 20 4 sont constitués par trois tubes creux profilés 17 d Ces tubes 17 d comportent cha- cun une conduite ascendante 28, de section partiellement cir- culaire et de longueur périphérique de 1000 environ (figures à 12) Les parois radiales internes des tubes 17 d consti- tuent le support cylindrique 20 4, coaxial à l'arbre de transmission et entourant ce dernier avec un faible jeu intermédiaire Les faces frontales 18 des tubes verticaux 17 d, opposées dans le sens périphérique, présentent un écar- tement 27 a correspondant à la largeur intérieure des espaces intermédiaires respectifs 27 Sur toute leur longueur axiale, les trois espaces intermédiaires sont ouverts sur le milieu ambiant hors pression de la pompe Dans le sens périphérique, un tube vertical 17 d succède donc à un espace intermédiaire 27. L'orifice d'entrée de chaque espace intermédiaire 27 est formé par la fente axiale 19, située dans la face cylindrique interne du support 20 4 par suite de la disposition des tubes verticaux 17 d Les espaces intermédiaires 27 sont hermétique- ment coupés du débit par leurs couvercles 22 vers le haut et leurs fonds respectifs 24 vers le bas Les couvercles 22 et les fonds 24 constituent parallèlement des liaisons rigi- des entre les tubes verticaux, qui forment ainsi un seul élément de construction Il peut être avantageux de prévoir des entretoises supplémentaires entre les tubes verticaux 17 d, réalisées sous forme de segments et se terminant au niveau des surfaces externes de ces tubes Il est en outre possible de maintenir ces mêmes tubes verticaux par des bagues ou éléments de jonction externes. Dans cette forme de construction également, toute montée en pression est impossible dans le support, que la pompe soit en service ou en période de démarrage - Les figures 13 et 14 représentent un ensemble 14 constitué de quatre tubes verticaux cylindriques 17 e, Dans le sens périphérique, ces tubes sont répartis à égale distance l'un de l'autre, leurs axes longitudinaux se situant sur un cercle concentrique à l'arbre de transmission 9 2 Comme les tubes verticaux 17 d de la figure 9, ils maintiennent le palier- guide inférieur 10 de l'arbre Le contact linéaire de ces tubes verticaux sur le palier 10 et sur les paliers supé- rieurs (non représentés) de l'arbre est conforme à la fonc- tion du support, des espaces intermédiaires 27, ouverts sur le milieu ambiant de la pompe, étant constitués L'arbre de transmission 9 2 est ainsi librement balayé par le fluide sans pression Les tubes 17 e ayant le même diamètre, leurs enveloppes radiales extérieures se situent sur un cylindre imaginaire formant la limite externe de l'ensemble 14. Revendications. 1 Pompe, pompe immergée ou pompe portative notamment, com- portant un arbre de transmission ( 9) relié à l'une de ses extrémités ( 6) à une unité d'entraînement ( 5), logé dans un support ( 20) au moyen d'un palier ( 10) au moins et sup- portant à son autre extrémité un rotor ( 12), prévu dans un compartiment ( 13) adjacent à un palier ( 10) inférieur de l'arbre de transmission et à partir duquel une conduite de refoulement ( 28) au moins, parallèle au support, s'élève vers l'unité d'entraînement ( 5) et vers une évacuation ( 15) pour le fluide pompé, caractérisée en ce que la section libre du support ( 20), au-dessus du palier ( 10) monté sur le bout d'arbre inférieur, est élargie par un espace inter- médiaire ( 27) au moins, pénétrant dans la conduite ascendante ( 28) et coupé du débit passant dans cette même conduite ( 28). 2 Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'espace intermédiaire ( 27) est relié au milieu ambiant de la pompe par un orifice de sortie ( 29). 3 Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'orifice de sortie ( 29) se situe à l'extrémité inférieure de la pompe, au-dessus du compartiment ( 13) du rotor. 4 Pompe selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la conduite ascendante ( 28) est for- mée par un tube vertical ( 17) qui entoure partiellement du moins, le support ( 20), et en ce que l'espace intermé- diaire ( 27) est relié à l'espace interne restant du support ( 20) par l'intermédiaire d'une fente axiale ( 19), qui tra- verse la paroi interne de ce même support ( 20). Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que la fente axiale ( 19), avec l'espace intermédiaire ( 27) radial qui la prolonge, commence directement au-dessus du compartiment ( 13) du rotor. 6 Pompe selon l'ensemble des revendications 1 à 4 ou 1 à 5, caractérisée en ce que l'orifice de sortie ( 29) de l'espace intermédiaire ( 27)-traverse le tube vertical ( 17). 7 Pompe selon une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que l'orifice ( 29) s'étend essentielle- ment sur toute la longueur axiale de l'espace intermédiaire ( 27), dans le sens axial du support ( 20). 8 Pompe selon une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que la fente axiale ( 19), avec l'espace intermédiaire radial la prolongeant, s'étend essentiellement sur toute la longueur du support ( 20). 9 Pompe selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le support présente deux espaces intermédiaires ( 27) diamétralement opposés. Pompe selon une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que le support ( 20) et le tube vertical ( 17) sont réalisés d'une seule pièce, sous forme de tube profilé. 11 Pompe selon une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que le support ( 20) est fixé dans le tube vertical ( 17) (figure 5). 12 Pompe selon une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisée en ce que le tube vertical ( 17) est en métal, acier de qualité supérieure ou aluminium par exemple, le support ( 20) étant en plastique. 13 Pompe selon une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la conduite de refoulement ( 28) est subdivisée en sections ( 28; 17 d) régulièrement réparties autour de l'arbre de transmission ( 9), par plusieurs espaces intermédiaires ( 27) du support ( 20). 14 Pompe selon la revendication 13 dépendant de la reven- dication 4, caractérisée en ce que les conduites ascendantes ( 28) sont constituées par des tubes verticaux séparés ( 17 d, 17 e), dont les parois adjacentes limitent chacun des espa- ces intermédiaires ( 27). Pompe selon la revendication 14, caractérisée en ce que les tubes verticaux ( 17 d) ont la forme de segments répartis suivant un cercle. 16 Pompe selon une quelconque des revendications 2 à 15, caractérisée en ce que l'extrémité de l'espace intermédiaire ( 27), orientée vers le compartiment ( 13) du rotor, est fermée par un bouchon ( 30), dont la surface ( 31) s'étend continûment de l'espace intermédiaire ( 27) à l'orifice de sortie ( 29). 17 Pompe selon une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que l'arbre de transmission ( 9) est sup- porté par plusieurs paliers d'appui( 26), superposés à une certaine distance l'uin de l'autre, à l'intérieur du support ( 20). 18 Pompe selon la revendication 17, caractérisée en ce que les paliers d'appui ( 26) présentent des têtes de maintien radiales ( 25), dont l'engagement dans l'espace intermédiaire ( 27) leur interdit toute rotation autour de l'axe de l'arbre de transmission ( 9).