Brevet FR2565295A1 — publié le 19851206

POMPE A VIDE ROTATIVE ETANCHEE DANS L'HUILE L'invention concerne une pompe à vide rotative étanchée dans l'huile et dans laquelle le système de pompe et un moteur électrique sont agencés dans deux chambres d'un carter, lesquelles sont séparées par une cloison et sont remplies d'huile en quantité telle que le système de pompe et le moteur d'entraînement électrique soient recouverts d'huile. La demande de brevet allemand DE-OS 26 20 375 comporte une description d'une pompe à vide de ce genre, étanchée dans l'huile, du type à palettes, associée à un moteur d'entraînement qui lui est directement couplé. Dans le carter, le système de pompe et le moteur sont séparés par une paroi comportant des ouvertures de communication qui autorisent une circulation d'huile. Un générateur électrique est agencé sur l'arbre de pompe, pour contrôler la vitesse de rotation. Avec cet agencement, on évite d'avoir un joint d'étanchéité fragile pour réaliser une sortie d'arbre vers l'extérieur, entre la pompe et un moteur d'entraînement refroidi par air et disposé à l'extérieur. Il en résulte que l'étanchéité vis-à-vis de l'extérieur est notablement améliorée et que le domaine d'utilisation de la pompe est considérablement étendu. Toutefois, d'importants problèmes apparaissent, en particulier avec les pompes à vide rotatives, lors de leur utilisation dans les divers domaines technologiques. La palette des substances aspirées sous forme gazeuse ou en phase vapeur va de la vapeur d'eau jusqu'aux gaz agressifs, et des émulsions et des condensats agressifs se forment, notamment du fait de la compression à plus de 1000 millibars, à des températures de fonctionnement de l'ordre de +90 C. Du fait de la circulation par le palier et surtout par les conduits de communication dans la cloison, l'huile ainsi encrassée parvient dans la chambre du moteur d'entraînement. Les composants de celui-ci, ainsi que les connexions électriques et le palier du moteur sont très sensibles à la corrosion. La polymérisation des condensats peut même conduire au blocage du moteur, l'interstice entre stator et rotor se comblant. Autre inconvénient: le pouvoir isolant de l'huile dans la chambre du moteur est diminué, ce qui peut conduire par exemple à des courts-circuits. Au total, ces inconvénients compromettent fortement la fiabilité fonctionnelle du moteur électrique, et par conséquent de l'ensemble de la pompe. La présente invention a pour but d'éviter, dans toutes les conditions de fonctionnement, que de l'huile souillée passe de la chambre du système de pompe à la chambre du moteur électrique, dans les pompes à vide rotatives étanchées dans huile, telles que celles du type mentionné au début. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait qu'un passage étanche aux liquides, prévu pour la traversée de l'arbre d'entraînement, est aménagé dans la cloison et par le fait qu'un éventuel courant de fuite par ce passage n'est possible que dans la direction allant de la chambre du moteur électrique vers la chambre du système de pompe. Un passage, ou traversée d'arbre, étanche aux liquides peut être réalisé par exemple au moyen d'un joint radial pour étanchéité d'arbre ou au moyen d'un joint du type à bague de glissement. Toutefois, diverses conditions importantes doivent être satisfaites pour atteindre le but de l'invention. Cela tient aux causes suivantes: 1) Tous les joints d'étanchéité d'arbre connus sont le siège d'une fuite résiduelle dont la direction dépend de l'agencement, de la différence de pression, de la configuration de la zone du contact avec l'arbre tournant et de la nature des matières conjuguées. 2) Après démarrage, la pompe s'échauffe et la charge d'huile contenue dans la chambre du moteur passe par conséquent de la température ambiante à la température de fonctionnement qui est de l'ordre de +90 C. L'huile contenue dans la chambre du moteur se dilate et engendre une surpression. 3) Après l'arrêt, la pompe se refroidit et une dépression s'établit dans la chambre du moteur. Ainsi, le joint d'étanchéité d'arbre serait soumis à une sollicitation de pression alternée, conduisant à la formation d'un courant de fuite dans une direction puis dans l'autre, selon la condition de marche ou d'arrêt. Un autre but de l'invention est déviter cette sollicitation de pression et de réaliser des conditions de pression constantes. Ce but est atteint par le fait qu'une communication entre les deux chambres, pour égalisation de pression, est réalisée au-dessus du niveau d'huile. Si cette condition est réalisée, il est alors possible de diriger, de la chambre du moteur vers la chambre du système de pompe, la très petite fuite qui se produit. Par exemple, en utilisant un joint d'étanchéité à bague de glissement, le montage peut être prévu de façon que l'huile pénétrant dans la surface d'étanchéité - radiale soit refoulée, sous l'effet de la force centrifuge, contre l'huile encrassée, donc en direction de la chambre du système de pompe. Ainsi, le plus grand diamètre de la surface de glissement radiale du joint d'étanchéité doit être agencé du côté de la chambre du système de pompe. Une autre solution pour éviter que de l'huile encrassée passe de la chambre du système de pompe à la chambre du moteur électrique, dans le cas des pompes à vide rotatives étanchées dans l'huile, du type indiqué au début, consiste à prévoir une chambre de dépression dans laquelle une dépression constante est produite par l'effet d'aspiration d'une pompe de transport d'huile, le courant de fuite d'huile existant éventuellement étant ainsi dirigé de la chambre du moteur électrique vers la chambre du système de pompe. La pompe de transport d'huile est alors avantageusement agencée dans la chambre du système de pompe, entre la cloison et le système de pompe. On réalise donc volontairement, à l'aide d'une pompe de transport d'huile, une dépression constante imposant la direction désirée à un éventuel courant de fuite. En outre, pour assurer la sécurité de la pompe, il est important que le générateur électrique et l'organe n'autorisant la rotation que dans un seul sens soient agencés non pas dans la chambre encrassée du système de pompe mais dans la chambre propre du moteur électrique. On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui en fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Sa description est illustrée par les dessins annexés, sur lesquels: La figure 1 représente une pompe à vide rotative, vue en coupe longitudinale; La figure 2 représente le passage étanche aux liquides, pour la traversée de l'arbre d'entraînement, avec un joint d'étanchéité à bague de glissement; et La figure montre le passage étanche aux liquides, avec chambre de dépression et pompe de transport d'huile. La figure 1 représente le carter 1 avec une cloison 2, ce qui crée une chambre 3 pour le système de pompe 4 et une chambre 5 pour le moteur électrique 6. Au-dessus du système de pompe 4 se trouve une soupape de sûreté 7 avec une tubulure d'aspiration 8. le niveau de la charge d'huile dans la chambre 3 du système de pompe est désigné par la référence 9, et le niveau dans la chambre 5 du moteur électrique est désigné par la référence 10. La communication 11 pour l'égalisation de pression se trouve dans la cloison 2, au-dessus du niveau d'huile. Le passage 13, étanche au liquide, de l'arbre d'entraînement 12 se trouve dans la cloison 2. La chambre 5, propre, du moteur électrique 6 contient aussi le générateur électrique 14 monté sur l'arbre d'entraînement 12 et l'organe 15 n'autorisant la rotation que dans un seul sens. La figure 2 représente un mode de réalisation du passage 13, étanche aux liquides, pour l'arbre d'entraînement 12. Cette solution comporte un dispositif d'étanchéité, 17 à 20, du type à bague de glissement. C'est dans la cloison 2 que se trouve le palier de glissement 16 de l'arbre d'entraînement 12. La chambre 3 du système de pompe 4 se trouve du côté gauche de la cloison 2, tandis que la chambre 5 du moteur électrique 6 se trouve du côté droit. La bague fixe de glissement 17 portée sur le support élastique étanche 18 est poussée, par un ressort de compression 19, contre la bague de glissement conjuguée 20 qui est une bague tournante montée sur l'arbre 12. La surface d'étanchéité est formée entre la bague de glissement 17 et la bague conjuguée 20. Le plus grand diamètre 21 de cette surface d'étanchéité se trouve du côté de la chambre 3 du système de pompe 4, de sorte que l'huile pénétrant dans la zone de cette surface d'étanchéité se trouve refoulée vers la chambre 3 sous l'action de la force centrifuge. L'étanchéité entre la bague conjuguée 20 et l'arbre 12 est réalisée par la bague d'étanchéité 22. L'espace intermédiaire 23 existant entre le palier de glissement 16 et le dispositif d'étanchéité à bague de glissement, 17 à 20, communique avec la chambre 5 par des trous 24. La figure 3 montre la pompe 26 de transport d'huile sur l'arbre 12, entre le système de pompe 4 et la cloison 2. La référence 25 désigne la chambre de dépression. Le courant d'huile créé par la pompe de transport d'huile 26 est figuré par des flèches. REVENDICATIONS 1. Pompe à vide rotative étanchée dans l'huile, dans laquelle le système de pompe (4) et un moteur électrique (6) sont agencés dans deux chambres d'un carter (1), lesquelles sont séparées par une cloison (2) et sont remplies d'huile en quantité telle que le système de pompe (4) et le moteur d'entraînement électrique (6) soient complètement recouverts d'huile, cette pompe à vide étant caractérisée en ce qu'un passage (13) étanche aux liquides, prévu pour la traversée de l'arbre d'entraînement (12), est aménagé dans la cloison (2), et en ce qu'un éventuel courant de fuite par ce passage n'est possible que dans la direction allant de la chambre (5) du moteur électrique (6) vers la chambre (3) du système de pompe (4). 2. Pompe à vide rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un dispositif d'étanchéité du type à bague de glissement (17 à 20) est utilisé entre la chambre (5) du moteur (6) et la chambre (3) du système de pompe (4). 3. Pompe à vide rotative selon la revendication 2, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité du type à bague de glissement (17 à 20) est monté de façon telle que le plus grand diamètre (21) de l'interstice d'étanchéité soit situé du côté de la chambre du système de pompe (4). 4. Pompe à vide rotative selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu une chambre de dépression (25) dans laquelle une dépression constante est produite par l'effet d'aspiration d'une pompe de transport d'huile (26), le courant de fuite d'huile existant éventuellement étant ainsi dirigé de la chambre (5) du moteur électrique (6) vers la chambre (3) du système de pompe (4). 5. Pompe à vide rotative selon la revendication 4, caractérisée en ce que la pompe de transport d'huile est agencée dans la chambre (3) du système de pompe (4), entre la cloison (2) et le système de pompe (4). 6. Pompe à vide rotative selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il y a, entre les deux chambres, au-dessus du niveau d'huile (9 et 10), une communication (11) pour égalisation de pression. 7. Pompe à vide rotative selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le générateur électrique (14) et le moyen de blocage de retour (15) sont agencés dans la chambre (5) du moteur électrique (6).