Brevet FR2583466A1 — publié le 19861219

L'invention a pour objet une pompe de circulation à monter en position horizontale comportant un palier dans une cloison séparant le compartiment moteur et le compartiment pompe ainsi qu'un canal de liaison entre le compartiment moteur et le compartiment pompe, qui est conformé en perçage axial d'arbre et qui débouche dans le compartiment moteur avant (côté A) dans un perçage transversal radial. On connaît par exemple une pompe de ce type dans le DE-GM 69 28 874. La cloison sert à empêcher un échange d'eau entre le compartiment pompe et le compartiment moteur, afin d'éviter un encrassement du moteur et par conséquent d'éventuelles défaillances de fonctionnement. Le perçage axial d'arbre avec le perçage transversal radial débouchant dans le compartiment moteur avant, sert à la ventilation automatiquement du compartiment moteur à l'aide d'un organe d'obturation particulier. Avec ce mode le connu, le but est d'obtenir une ventilation automatique à l'état dynamique, c'est-à-dire lorsque le rotor tourne. L'air qui, pendant la rotation du rotor s'accumule à proximité de l'arbre, est chassé vers l'extérieur du compartiment du rotor par le perçage axial. L'invention a pour but de réaliser une pompe de circulation dans laquelle des moyens simples permettent une ventilation parfaite et fiable du compartiment moteur. Ce but est atteint grâce à la pompe de circulation du type précité suivant l'invention en ce que (a) l'arbre porte une pièce moulée qui présente une surface s'étendant en direction périphérique, inclinée vers la zone d'embouchure du perçage transversal radial, et (b) le compartiment moteur arrière est relié à la zone d'embouchure du perçage transversal radial par au moins une rainure oblique pratiquée dans le perçage du rotor. Lorsque la pompe de circulation se remplit d'eau à l'état statique, c'est-à-dire lorsque le rotor est à l'arrêt, l'eau monte jusqu'à un certain niveau. Ce faisant, il reste toujours un volume résiduel d'air dans le compartiment moteur qui ne peut être chassé de cette façon. L'élimination de cet air résiduel s'effectue en fonctionnement dynamique, pendant lequel l'air résiduel s'accumule dans la zone de l'arbre sous l'effet de la rotation du rotor. Dans cette zone, l'arbre est pourvu d'une pièce moulée qui présente une surface continue suivant l'invention, inclinée en direction de la zone d'embouchure du perçage transversal radial. Celui-ci communique à son tour avec le perçage axial d'arbre. L'aération du compartiment moteur arrière s'effectue par au moins une rainure oblique pratiquée dans le perçage du rotor pour le passage de l'arbre. Cette rainure oblique doit être conformée de telle sorte que pendant la rotation du moteur, un effet de pompage se produit du compartiment moteur arrière vers le compartiment avant. Dans le compartiment moteur avant, les rainures obliques communiquent avec la zone d'embouchure du perçage transversal radial, dans laquelle débouche également la surface inclinée de la pièce moulée. En fonctionnement dynamique, il se produit ainsi une aération parfaite du compartiment moteur avant et du compartiment arrière, les volumes d'air résiduel se trouvant dans ces compartiments étant totalement évacués par le perçage transversal et le perçage axial d'arbre, vers le compartiment pompe. Dans les pompes de circulation connues, on utilise des rondelles d'usure lisses qui conduisent à des collages en cas d'encrassement. Pour les autres modèles connus, on a également recours à des rondelles d'usure comportant deux ou trois rainures radiales afin de reproduire ainsi un palier transversal. Ces modèles :nus présentent des inconvénients dus au fait que es paliers transversaux, lubrifiés à l'eau, ne peuvent our des raisons de viscosité atteindre la pression nécessaire qui leur conférerait une force portante suffisante. Par ailleurs, la rotation donne lieu à un écoulement par la fente du palier dans le sens opposé à l'arbre, qui gêne la montée en pression radiale qui est de toute façon faible. Selon un mode de réalisation de l'invention, on remédie à ces inconvénients en ce que la rondelle- d'usure pour le palier à calotte est pourvue, sur sa face tournée vers le palier, de rainures continues disposées en spirales, du bord intérieur vers le bord extérieur. On diminue ainsi le frottement entre la rondelle d'usure et le palier, et par conséquent, les bruits dus au frottement. Les rainures en spirales disposées suivant l'invention de la rondelle d'usure pompent l'eau se trouvant dans le compartiment moteur dans la fente entre la calotte (palier à glissement) et la rondelle d'usure et établissent ainsi une pression entre la calotte et la rondelle d'usure, ce qui soulève la rondelle d'usure de la face frontale de la calotte. Ceci entraîne une diminution du frottement et par conséquent une réduction du bruit. Les rainures agissent à la manière d'une pompe, et, pendant la rotation, refoulent l'eau vers l'arbre, et constituent ainsi un coussin d'air qui soulève la rondelle d'usure. Des essais ont permis de constater que si l'on utilise une rondelle d'usure en céramique comportant trois rainures en spirale, s'étendant de l'intérieur vers l'extérieur, on obtient une réduction notable du bruit et également un accroissement de la vitesse de rotation, c'est-à-dire que la lubrification à l'eau s'en trouve améliorée. Entre 40 et 100 Hz, le bruit diminue tant radialement qu'axialement et il n'est plus que de 4 à 8 dB. La plage qui va de 40 à 100 Hz est particulièrement critique en raison de la conduction acoustique de la tuyauterie dans laquelle la pompe de circulation est montée pour le chauffage. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'invention sont représentées à titre d'exemple non limitatif aux dessins annexés. Les figures 1 et 2 représentent chacune en coupe longitudinale une pompe de circulation selon l'invention, La figure 3 représente en coupe longitudinale une pompe de circulation avec moteur et rondelle d'usure suivant l'invention, Les figures 4 et 5 représentent à une plus grande échelle deux modes de réalisation différents d'une rondelle d'usure de ce type et, La figure 6 représente une coupe selon la ligne A-A de la figure 4 ou 5. La pompe de circulation est logée dans un carter 10 dans lequel un arbre 13 est supporté en rotation par deux paliers à calotte 11 et 12. L'arbre 13 porte d'une part un rotor 14 et à son extrémité libre gauche une roue à aubes non représentée de la pompe de circulation. Le rotor 14 est isolé de manière étanche aux liquides du stator avec son enroulement électrique, par une gaine 15. Le rotor 14 se trouve dans un compartiment moteur 16 (16a, b) qui est séparé du compartiment pompe 18 par une cloison 17. Le palier à calotte 11 est monté dans la cloison 17 et forme avec l'arbre 13 une fente de palier 19. La cloison 17 est constituée dans le mode de réalisation présent d'un flasque en tôle d'où ressortent des crochets 20 pour former des ouvertures 21, et d'une tôle d'étanchéité inoxydable 22 fermant de manière étanche les ouvertures 21.La référence 23 désigne une bride de serrage qui avec des saillies 24 du flasque sert à maintenir la calotte 11. L'arbre 13 est pourvu d'un perçage axial 25 qui débouche dans le compartiment moteur avant 16a dans un perçage transversal radial 26. La référence 27 désigne une rondelle d'usure et la référence 28 une pièce moulée en forme de cône (figure 1) dont l'extrémité 28a en pointe forme avec la face frontale 29 du rotor 14 une ouverture 30 de section longitudinale conique. La référence 28b désigne une surface continue de la pièce moulée 28, inclinée vers l'arbre 13, dirigée vers la zone d'embouchure du perçage transversal 26. L'ouverture 30 débouche dans le perçage transversal radial 26. A cette zone d'embouchure aboutissent également des rainures 31 obliques, intérieures, prévues dans le perçage du rotor qui relie le compartiment moteur arrière 16b au compartiment moteur avant 16a pour leur aération.L'inclinaison oblique va de l'avant vers l'arrière, de sorte que lorsque le rotor tourne, il se produit un effet de pompage du compartiment moteur arrière 16b vers le compartiment moteur avant 16a. A l'état statique, la pompe de circulation se remplit d'eau à l'arrêt du rotor (13, 14), tandis que l'air se trouvant dans les compartiments moteur 16a, 16b s'échappe par une fente comprise entre les pièces 11 et 24. Le remplissage étant terminé, il subsiste un volume d'air résiduel dans la zone extérieure des compartiments moteur 16a, 16b. A l'état dynamique, c'està-dire lorsque le rotor tourne, ce volume d'air résiduel est refoulé dans la zone de l'arbre 13. Selon la figure 1, cet air résiduel est comprimé dans -le compartiment moteur avant 16a de l'ouverture conique 30 et s'échappe du compartiment moteur par le perçage transversal 26 et le perçage d'arbre 25 en direction du compartiment pompe 18.Le volume d'air résiduel du compartiment moteur arrière 16b passe également dans l'ouverture 30 par les rainures 31 et de là, parvient également à travers le perçage transversal 26, et le perçage d'arbre 25, au compartiment pompe 18. Dans le compartiment moteur 16a, il n'existe plus dans la zone de l'arbre 13 de cavités dans lesquelles de l'air résiduel pourrait s'accumuler, ce qui assure une aération fiable. Dans le mode de réalisation selon la figure 2, la pièce moulée 32 est dirigée avec son extrémité tronconique 32a vers le compartiment pompe 18 et forme avec la rondelle d'usure 27 une fente annulaire 33 qui communique avec la zone d'embouchure du perçage transversal radial 26. La surface inclinée 32b refoule l'air dans la fente annulaire 33. De là, il passe dans le compartiment pompe 18 à travers le perçage transversal 26 et le perçage longitudinal 25. La pompe de circulation selon la figure 3 est logée dans un carter 10 dans lequel un arbre 13 est supporté en rotation par deux paliers à calotte 11 et 12. L'arbre 13 porte d'une part un rotor 14 et à son extrémité libre gauche une roue à aubes non représentée de la pompe de circulation. Le rotor 14 est séparé de manière étanche aux liquides, du stator non représenté avec son enroulement électrique, par une gaine 15 et se trouve dans un compartiment moteur 16 (16a, 16b) qui est séparé du compartiment pompe 18 par la cloison 17. Le palier à calotte 11 est monté dans la cloison 17 et forme avec l'arbre 13 une fente de palier 19. La référence 27 désigne une rondelle d'usure suivant l'invention et la référence 34 une pièce moulée conique qui présente une extrémité 34a tronconique et une surface inclinée 34b. Les figures 4 et 5 représentent à une plus grande échelle, deux modes de réalisation différents de la rondelle d'usure. La figure 4 représente une rondelle d'usure 26 comportant trois rainures 35 en spirale, tandis que la rondelle d'usure 27 de la figure 3 dont les bouches d'ouverture (39) sont espacées de 1200 en comporte cinq. La surface visible aux figures 4 et 5 est tournée vers le palier à calotte 11. Les rainures 35 s'étendent du bord intérieur 36 au bord extérieur 37 de la rondelle d'usure 27. Le bord intérieur 36 forme avec l'arbre 13 une fente 38. Les rainures 35 sont conformées de telle sorte que leur bouche d'ouverture 39 intérieure est plus petite que la bouche d'ouverture 40 extérieure. L'angle d'inclinaison de la rainure 35 dans la zone de l'ouverture intérieure 39 est désigné par 41 et est d'environ 300. Par 42 on désigne le sens de rotation de la rondelle d'usure et par 43 l'entrée d'eau dans les rainures 35 en forme de spirale. Les rainures 35 des figures 4 et 5 sont régulièrement espacées les unes des autres. On voit à la figure 6 que ces rainures sont en forme de secteur de cercle. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la rondelle d'usure (27) peut être en- carbone, en céramique ou en acier. REVENDICATIONS 1. Pompe de circulation à monter en position horizontale comportant un palier dans une cloison séparant le compartiment moteur et le compartiment pompe ainsi qu'un canal de liaison entre le compartiment moteur et le compartiment pompe, qui est un perçage axial d'arbre et qui débouche dans le compartiment moteur avant (côté A) dans un perçage transversal radial, caractérisée en ce que (a) l'arbre (13) porte une pièce moulée (28, 32, 34) qui présente une surface (28b, 32b, 34b) s'étendant en direction périphérique, inclinée vers la zone d'embouchure du perçage transversal (26) radial, et (b) le compartiment moteur arrière (16b) est relié à la zone d'embouchure du perçage transversal (26) radial par au moins une rainure (31) oblique pratiquée dans le perçage du rotor. 2. Pompe de circulation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce moulée (28, 32, 34) est un cône sur la paroi extérieure duquel sont disposées les surfaces inclinées (28b, 32b, 34b). 3. Pompe de circulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pièce moulée (28) est un cône se terminant sensiblement en pointe, dont l'extrémité étroite (28a) forme avec des pièces (29) axiales voisines une ouverture (30) s'étendant en direction périphérique, conique dans sa section longitudinale, qui communique avec la zone d'embouchure du perçage transversal (26). 4. Pompe de circulation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'extrémité étroite (28a) de la pièce moulée (28) est dirigée vers le rotor (14) et forme avec sa face frontale (29) l'ouverture conique (30). 5. Pompe de circulation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pièce moulée (32) est un cône tronqué dont l'extrémité tronquée (32a) forme avec une pièce voisine axiale (rondelle d'usure) (27) une fente annulaire (33) qui communique avec la zone d'embouchure du perçage transversal (26). 6. Pompe de circulation selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'extrémité tronconique (32a) est dirigée vers le compartiment pompe (18) et forme avec la rondelle d'usure (27) voisine la fente annulaire (33). 7. Pompe de circulation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la pièce moulée (28, 32, 34) est située entre la rondelle d'usure (27) et la face frontale voisine (29) du rotor (14). 8. Pompe de circulation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la pièce moulée (28, 32, 34) et la rondelle d'usure (27) remplissent totalement l'espace axial voisin de l'arbre (13) entre le palier à calotte (11) et la face frontale du rotor (29), en formant l'ouverture de section conique (30). 9. Pompe de circulation selon l'une des revendications 1, 2, 7 ou 8, caractérisée en ce que la rondelle d'usure (27) pour le palier à calotte (11) est pourvue, sur la face tournée vers le palier de rainures (35) continues, disposées en spirales, du bord intérieur (36) vers le bord extérieur (37). 10. Pompe de circulation selon la revendication 1 ou 9, caractérisée en ce que les rainures (31, 35) ont une section semi-circulaire. 11. Pompe de circulation selon la revendication 1 ou 9, caractérisée en ce que les rainures (31, 35) ont une section en forme de secteurs de cercle. 12. Pompe de circulation selon l'une des revendications 9, 10 ou 11, caractérisée en ce que les rainures en spirales (35) s'élargissent uniformément de l'intérieur vers l'extérieur. 13. Pompe de circulation selon l'une des revendications 9, 10, 11 ou 12, caractérisée en ce que la bouche d'ouverture (40) des rainures (35) est plus grande sur le bord extérieur (37 ) que la bouche d'ouverture (39) sur le bord intérieur (36) tourné vers l'arbre (13) de la rondelle d'usure (27). 14. Pompe de circulation selon l'une des revendications 9, 10, 11 ou 12, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins trois rainures en spirales (35) dont les bouches d'ouverture (39) sont espacées de 1200. 15. Pompe de circulation selon l'une des revendications 5, 6, 7, 8 ou 13, caractérisée en ce que la rondelle d'usure (27) est en carbone. 16. Pompe de circulation selon l'une des revendications 5, 6, 7, 8 ou 13, caractérisée en ce que la rondelle d'usure (27) est en céramique. 17. Pompe de circulation selon l'une des revendications 5, 6, 7, 8 ou 13, caractérisée en ce que la rondelle d'usure (27) est en acier. 18. Pompe de circulation selon l'une des revendications 5, 6, 7, 8 ou 13, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison tangentiel (41) est d'environ 30 sur le bord intérieur (36) de la rondelle d'usure (27).