Brevet FR2544402A1 — publié le 19841019

Cette invention concerne les pompes centrifuges, en particulier les pompes centrifuges comportant des diffuseurs du type à volute. Dans une pompe centrifuge comportant un diffuseur, le diffuseur reçoit un écoulement de fluide d'une vitesse relati- vement élevée du rotor et constitue un élément intermédiaire entre le rotor et la sortie Un diffuseur du type à volute possède un canal de diffuseur en volute, dont la section augmente dans le sens de l'écoulement, afin de réduire la vitesse d'écoulement et produire une augmentation correspondante de la pression de refou- lement statique à la sortie de la volute. Les pompes de ce type posent normalement de sérieux problèmes lorsque le débit de la pompe est étranglé à des niveaux relativement faibles A une certaine valeur de débit faible, la pression de refoulement cesse de s'élever à mesure que le débit décroît Ce phénomène est indésirable parce qu'il introduit une instabilité dans le fonctionnement de la pompe, diminue le rende- ment et crée des problèmes de circulation lorsque plusieurs pompes travaillent en parallèle - L'invention apporte une pompe du type indiqué mais dont la caractéristique pression de refoulement/débit aux faibles débits est stabilisée par la réduction ou l'élimination de l'instabilité habituelle décrite ci-dessus. Les caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une coupe radiale simplifiée montrant notamment le rotor et l'espace sans aubages qui l'entoure d'une pompe centrifuge selon l'invention la figure 2 est une coupe axiale de la pompe de figure 1; et la figure 3 est un graphique montrant des carac- téristiques pression de refoulement/débit d'une pompe selon l'invention et d'une pompe connue sous certaines conditions de fonctionnement. La pompe représentée sur les figures a et 2 com- porte un carter de pompe (représenté partiellement) qui définit une section de sortie en délimitant une chambre de sortie ou de refoulement 12 > entre une paroi de carter 11 et un corps de diffu- seur 13, et qui forme un espace sans aubages 15 autour d'un rotor 14 (représenté en traits mixtes). La section de sortie comporte en outre un canal de diffuseur en volute 16 qui établit la communication entre l'espace sans aubages 15, à une entrée de diffuseur 17 présentant un bec 21, et la chmabre de refoulement 12, à une sortie de diffuseur 18 Le diffuseur est agencé de façon connue pour décharger le fluide pompé lorsque lé rotor tourne, dans le sens des aiguilles d'une montre dans la représentation de figure 1, pouir pomper du fluide d'une entrée de pompe 20 recevant du fluide dans l'espace sans aubages 15. L'invention prévoit un dispositif pour établir une communication entre un point choisi du canal de diffuseur en volute et un point choisi de l'espace sans aubages, Dans l'exemple représenté, ce dispositif de communication est une fente 30 pra- tiquée dans le corps de diffuseur 13 La fente 30 est placée à des distances choisiesde l'entrée 17 du canal de diffuseur en volute et du bec 21, tant dans ce canal que dans l'espace 15. Pendant le fonctionnement de la pompe, le fluide reçu dans l'entrée 20 est refoulé par le rotor 14 dans l'entrée 17 du canal de diffuseur en volute 16, que le fluide quitte par la sortie 18 pour entrer dans la chambre de refoulement 12 Pendant le fonctionnement à faible débit décroissant, en l'absence de la fente 30, la pression de refoulement, au lieu de monter, a tendance à diminuer en beaucoup de cas Sur la figure 3, une courbe N en pointillé montre un exemple typique de la manière dont, à faible débit, la pression peut chuter à mesure que le débit diminue, ce qui crée une instabilité dans le fonctionnement. Avec la fente de communication 30 entre le canal de diffuseur et l'espace sans aubages, on peut obtenir une carac- téristique pression de refoulement/débit comme celle représentée par la courbe S sur la figure 3 pour n'importe quelle pompe de ce type en choisissant convenablement la grandeur, la forme et l'orientation de la fente. Bien que certaines évaluations empiriques soient nécessaires quant au type et à l'agencement de la fente pour chaque configuration et installation de pompe particulières, elles sont faciles à faire Le premier facteur dont il faut tenir compte dans les estimations et les corrections est que l'augmentation de la stabilité à faible débit résulte du fait que la pression en un point A du canal de diffuseur en volute serait normalement plus élevée que la pression en un point B de l'espace sans aubages La fente 30 permet un écoulement du point A choisi parce qu'il est considéré être le point o la pression est maximale vers le point B, ce qui stabilise la pression de refoulement lorsque le débit est réduit à des valeurs proches de zéro, comme le montre la courbe S. A mesure que le débit de la pompe augmente, la différence de pression entre les points A et B de chaque côté de la fente diminue et les pressions à ces deux points s'égalisent à peu près au point de rendement maximal de la pompe L'égalité des pressions entre les points A et B supprime pratiquement l'écoulement par la fente 30, de sorte que la caractéristique pression de refoulement/débit n'est pratiquement pas affectée aux débits de fonctionnement. Lorsque le débit est accru au-delà du point de rendement maximal, la pression au-point B a tendance à dépasser la pression au point A et un écoulement peut alors se produire du point B au point A Pour réduire une telle possibilité ou pour- diminuer le débit de l'écoulement en ce sens, l'orientation et la grandeur de la fente doivent être choisies pour limiter le débit de fluide de l'espace sans aubages vers le canal de diffu- seur à travers la fente 30, de sorte que l'augmentation du débit aux débits plus élevés n'est pas significative, comme cela ressort de figure 3 Cette limitation, bien qu'elle ne soit pas essen- tielle, contribue à limiter la puissance maximale que doit avoir le moteur d'entraînement de la pompe. R E V E N D I C A T I O N S 1 Pompe centrifuge comportant une chambre de sortie ou de refoulement ( 12), un espace sans aubages ( 15) et un canal de diffuseur en volute ( 16) dont l'entrée ( 17) communique avec l'espace sans aubages et dont la sortie ( 18) communique avec la chambre de refoulement, caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'un moyen ( 30) pour faire communiquer un point choisi (A) du canal de diffuseur en volute ( 16) avec un point choisi (B) de l'espace sans aubages ( 15). 2 Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que le moyen de communication est une fente ( 30) pratiquée dans le corps de diffuseur ( 13) entre le canal de diffuseur ( 16) et l'espace sans aubages ( 15). 3 Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisée en ce que le moyen de communication ou la fente ( 30) débouche dans le canal de diffuseur en volute ( 16) en un point (A) situé à une distance choisie de l'entrée ( 17) et débouche dans l'espace sans aubages ( 15) en un point (B) situé à une distance choisie de cette même entrée ( 17) du canal de diffuseur. 4 Pompe centrifuge selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisée en ce que la chambre de sortie ou de refoulement ( 12) est située à l'extérieur de l'espace sans aubages ( 15).