Brevet FR2594184A1 — publié le 19870814

POMPE A LIQUIDE, NOTAMMENT POMPE A EAU POUR VEHICULE AUTOMOBILE. L'invention est relative à une pompe centrifuge à liquide du genre de celles qui comprennent un carter dans lequel est monté un rotor, ce carter étant muni d'un orifice d'entrée axial et d'un orifice de sortie tangentiel prevu à ltextrémité d'une volute collectrice ménagée dans le carter à la périphérie du rotor. L'invention concerne plus particulièrement, parce que c'est dans ce cas-que son application semble devoir présenter le plus d'intérêt, mais non exclusivement, une pompe à liquide, notamment une pompe à eau, destinée à être montée sur un véhicule automobile et, plus particulièrement encore, à être entraînée directement par un moteur, notamment un mo teur électrique, indépendant. Lorsque l'on cherche à réaliser une construction simple et économique d'une pompe à liquide, il en résulte, généralement, un faible rendement de la pompe. C'est le cas notamment pour les véhicules automobiles. Ce faible rendement conduit à des dépenses d'énergie bien supérieures à celles qui seraient théoriquement nécessaires pour mettre le liquide en mouvement. L'invention a pour but, surtout, de fournir une pompe à liquide du genre défini précédemment qui, tout en restant d'une construction simple et économique, ait un bon rendement. Selon l'invention, une pompe centrifuge du genre défini précédemment, et dans laquelle le rotor comporte des canaux s'étendant depuis la zone d'entrée jusqu'à la volute collectrice, est caractérisée par le fait que les canaux du rotor sont ménagés dans la masse de ce dernier, que ledit rotor est solidaire d'un arbre propre à la pompe, monté dans le carter à l'aide d'un palier rotatif, ledit rotor étant lui-même monté avec un jeu réduit par rapport au carter, ledit arbre du rotor étant destiné à être accouplé à un arbre moteur par un système d1accouplement permettant de tolérer une rotation de l'arbre moteur moins précise que celle de l'arbre du rotor. Ainsi, selon l'invention, il est possible d'entrainer la pompe centrifuge par un moteur électrique relativement bon marché, même si l'arbre moteur ne présente pas une rotation précise puisque les imperfections de la rotation de l'arbre du moteur ne sont pas transmises au rotor de la pompe qui est guidé avec précision et qui peut tourner avec un jeu réduit à l'intérieur du carter. De préférence, l'arbre de la pompe, portant le rotor, s'étend du côté opposé à l'orifice d'entrée de la pompe et fait saillie hors du carter, un joint d'étanchéité externe étant prévu autour du palier supportant l'arbre de la pompe, ce joint étant propre à s'appliquer contre une face transversale d'extrémité du rotor. Le jeu entre le rotor et le stator peut avoir une valeur, suivant la direction axiale, de l'ordre de 0,1 mm à 0,2 mm et, suivant les directions radiales, de l'ordre de 0,1 mm. Avantageusement, une restriction est prévue au voisinage de l'orifice d'entrée de la pompe dans le jeu entre le rotor et le carter, pour améliorer l'étanchéité interne. Cette restriction peut être constituée par un tracé en forme d'angle, le sommet dudit angle étant tourné du côté de l'entrée, vers l'amont. Une deuxième restriction peut être prévue, au niveau du jeu entre le rotor et le carter, au voisinage de la volute collectrice. Le carter de la pompe peut être fixé directement sur le réservoir de liquide, notamment sur la bote à eau d'un radiateur de moteur de véhicule automobile ; le carter peut être muni d'une tubulure d'entrée de pompe faisant saillie directement dans le réservoir. Avantageusement, le carter est réalisé en deux parties séparées par un plan orthogonal à l'axe de rotation du rotor et constituant un plan médian pour la volute collectrice, les deux parties du carter étant assemblées par des moyens de fixation tels que des vis. Le carter de pompe, ainsi que le rotor, peuvent être réalisés en matière plastique. Le palier rotatif supportant l'arbre de pompe est agencé pour pouvoir encaisser des efforts radiaux et axiaux. Ce palier peut être du type roulement à billes à plusieurs couronnes. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit avec ré- férence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1, de ce dessin, est une coupe axiale d'une pompe centrifuge selon l'invention. La figure 2, enfin, est une vue de gauche simplifiée par rapport à la figure 1, à plus petite échelle. En se reportant au dessin, on peut voir une pompe centrifuge P pour liquide, notamment une pompe à eau, destinée en particulier à être montée sur un véhicule automobile. La pompe comprend un carter 1 dans lequel est monté un rotor 2. Le carter 1 est muni d'un orifice d'entrée axial 3 et d'un orifice de sortie 4 (figure 2) tangentiel prévu à l'extrémité d'une volute collectrice 5, ménagée dans le carter à la pé ripérie du rotor. Le carter 1 est avantageusement réalisé en deux parties la, lb séparées par un plan de joint Q orthogonal à l'axe géométrique de rotation A du rotor. Ce plan Q constitue un plan médian pour la volute collectrice 5. Les deux parties la, lb du carter sont assemblées par des moyens de fixation tels que des vis 6. L'assemblage des deux parties la, lb est réalisé de manière étanche par simple application des faces planes suivant le plan Q ; le cas échéant, on pourrat prévoir des joints d'étanchéité. La partie la est munie d'une tubulure 7 entourant l'orifice d'entrée 3 coaxiale au rotor, en saillie par rapport à la face transversale d'extrémité de la partie la. Le carter 1 peut être réalisé en matière plastique moulée, de sorte que la tubulure 7 fait partie intégrante de la partie la. Le rotor 2 qui peut être réalisé également en matière plastique moulée, comporte des canaux 8 s'étendant de entrée 3 à la volute 5, laquelle est décalée, suivant la direction de l'axe A, par rapport à ladite entrée 3. Les canaux 8 sont ménagés dans la masse du rotor 2. Autrement dit, les canaux 8 sont entièrement délimités par des parois appartenant au rotor 2 ; la section transversale d'un canal 8, suivant un plan orthogonal à la ligne moyenne de ce canal, est limitée par un contour fermé entièrement situé dans le rotor 2. Vus de gauche, comme repré sentés sur la figure 2, les canaux 8 sont limités par des parois à contours en forme d'arc de spirale qui s'écartent les uns des autres quand on s'éloigne radialement de l'axe A. Selon la représentation de la figure 2, le rotor 2 est destiné à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, de sorte que l'extrémité des canaux 8 située vers l'axe A se trcuve en avant, suivant le sens de rotation, par rapport à l'extrémité de ces canaux 8 voisine de la volute 5. Les sections de cette volute 5 augmentent progressivement depuis le bec initial 10 jusqu'au divergent final li qui délimite l'orifice de sortie 4. La croissance des sections dépend de l'évolution de la vitesse moyenne dans ces sections. La vitesse moyenne est décroissante depuis le bec 10 jusqu'à l'entrée du divergent final 11, ce qui traduit la capacité de la volute 5 à poursuivre la transformation de l'énergie cinétique du liquide en énergie de pression. Le rotor 2 est monté dans le carter 1 avec un jeu j réduit aussi bien dans le sens radial que dans le sens axial; un guidage précis en rotation du rotor 2 par rapport au carter 1 est prévu pour permettre un fonctionnement correct sans frottement parasite du rotor sur le carter, malgré le jeu réduit. Le rotor 2 est solidaire d'un arbre 12, propre à la pompe, cet arbre étant monté dans le carter 1 à l'aide d'un palier rotatif 13 propre à assurer un guidage précis en rotation. L'arbre 12 s'étend, de préférence, du côté opposé à l'orifice d'entrée 3 de la pompe et fait saillie par rapport au carter 1. L'extrémité intérieure de l'arbre 12 est bloquée dans la protubérance centrale 14, de révolution, du rotor 2. L'assemblage du rotor et de l'arbre 12 peut être réalisé par tout moyen approprié notamment par emmanchement à force ou par vissage, des moyens de centrage suffisants, tels que des portées cylindriques, étant prévus pour assurer un alignement aussi parfaitque possible de l'axe géométrique du rotor 2 et de l'axe géométrique de l'arbre 12. L'extrémité 15 de l'arbre 12 située en dehors du carter 1, est avantageusement agencée de manière à recevoir un système d'accouplement 16 entre l'arbre 12 et un arbre moteur 17, système d'accouplement qui permet de tolérer une rotation de l'arbre moteur 17 moins précise que celle de l'arbre 12. Le système d'accouplement 16 peut être du type à croisillon ou à cardan et l'extrémité 15 peut comporter un logement destiné à recevoir le bout de l'arbre 17, des lu- mières étant prévues dans la paroi de ladite extrémité 15 pour coopérer avec le croisillon 18. En particulier, l'arbre 17 peut être constitué par l'arbre d'un moteur électrique bon marché dans lequel la rotation de l'arbre 17 peut présenter un défaut d'excentricité supérieur au jeu j prévu entre le rotor 2 et le carter 1.Malgré un tel défaut au niveau du moteur électrique d'entrainement, le fonctionnement de la pompe P n'est pas altéré. Le jeu j peut avoir une valeur suivant une direction parallèle à la direction axiale A, de l'ordre de 0,1 à 0,2 mm et, suivant la direction radiale, de l'ordre de 0,1 mm. Le palier rotatif 13 est prévu pour encaisser des efforts radiaux et axiaux. Ce palier est avantageusement du type roulement à billes à plusieurs couronnes, notamment à deux couronnes. Les pistes intérieures telles que 19 sont prévues directement sur l'arbre 12 tandis que les pistes extérieures sont prévues dans une bague extérieure 20 fixée dans le carter 1. Un joint d'étanchéité 21 du type en V est monté autour de la bague 20, à son extrémité voisine du rotor 2 de manière à appuyer, par une lèvre périphérique 22, contre la face transversale plane d'extrémité du rotor 2. Le jeu entre le rotor 2 et le carter 1 comporte une restriction 23 au voisinage de l'orifice d'entrée 3. Cette restriction 23 est avantageusement constituée par un tracé en forme d'angle aigu, comme bien visible sur la figure 1, le sommet 24 de cet angle étant tourné du côté de l'entrée 3, vers l'amont. Dans l'exemple représenté, l'angle constituant la section transversale de la restriction 23 présente un côté parallèle à l'axe A, au niveau duquel le jeu est radial, tandis que l'autre côté relie le sommet 24 à la conduite de cir~llation de liquide en étant incliné en direction de l'arbre 12. Au niveau de la restriction 23, le jeu j peut avoir une valeur inférieure aux valeurs numériques données précédemment à simule titre indicatif. Une deuxième restriction 25 peut être prévue au voisinage de la volute collectrice-5, de part et d'autre axialement de cette volute. Au niveau de cette restriction 25, le jeu est essentiellement radial, comme c'était le cas au niveau du côté de la restriction 23 parallèle à l'axe A. La partie 26 du jeu entre le rotor et le carter qui relie les deux zones de restriction cylindriques centrées sur l'axe A peut avoir une section transversale en forme d'angle obtus, comme représenté sur la figure 1, une branche étant orthogonale à l'axe A. Cette zone 26 est située dans la partie la. Le prolongement de la restriction 25, dans la partie lb, est assuré par une branche orthogonale à l'axe A. Le carter 1 peut être fixé directement sur un réservoir de liquide, notamment sur la boite à eau 27 d'un radiateur de moteur de véhicule automobile. La tubulure d'entrée 7 de la pompe P fait alors saillie directement dans le réservoir de liquide. Du fait du jeu réduit j existant entre le rotor 2 et le carter 1, ce qui est rendu possible notamment grâce au bon guidage en rotation du rotor 2 par rapport au carter 1 obtenu avec le palier 13, les fuites internes de la pompe sont considérablement réduites et le rendement s'en trouve amélioré. Ce rendement n'est pas affecté si la pompe est entralnée par un arbre moteur 17 présentant un certain défaut d'excentricité. La pompe conforme à l'invention tout en restant d'une construction simple permet d'obtenir un gain sensible de rendement. Dans le cas d'un véhicule automobile, il en résulte une diminution non négligeable de la consommation de puissance et une amélioration du rendement énergétique global. Il est à noter que la valeur du jeu peut être diminuée au niveau de la restriction 25 et de la partie à jeu radial de la restriction 24. REVENDICATIONS 1. Pompe centrifuge-à liquide, notamment pompe à eau, en particulier destinée à être montée sur un véhicule automobile, cette pompe comprenant un carter dans lequel est monté un rotor, ce carter étant muni d'un orifice d'entrée axial et d'un orifice de sortie tangentiel prévu à ltextrémi- té d'une volute collectrice ménagée dans le carter à la périphérie du rotor, lequel comporte des canaux s1 étendant depuis la zone d'entrée jusqu'à la volute collectrice, caractérisée par le fait que les canaux (8) du rotor (2) sont ménagés dans la masse de ce dernier, que ledit rotor (2) est solidaire d'un arbre (12) propre à la pompe (P), monté dans le carter (1) à l'aide d'un palier rotatif (13), ledit rotor (2) étant lui-même monté avec un jeu réduit (j) par rapport au carter (1), ledit arbre (12) étant destiné à être accouplé à un arbre moteur (17) par un système d'accouplement (16) permettant de tolérer une rotation de 1 'arbre moteur (17) moins précise que celle de l'arbre (12) du rotor. 2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'arbre (12) de la pompe portant le rotor (2) s'étend du côté opposé à l'orifice d'entrée (3) de la pompe et fait saillie hors du carter, un joint d'étanchéité externe (21) étant prévu autour du palier (13) supportant l'arbre (12) de la pompe, ce joint (21) étant propre à s'appliquer contre une face transversale d'extrémité du rotor (2). 3. Pompe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le jeu (j) prévu entre le rotor (2) et le carter (1) comporte une restriction (23) au voisinage de l'orifice d'entrée (3), pour l'amélioration de l'étanchéité interne. 4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la restriction (23) est constituée par un tracé en forme d'angle, le sommet (24) dudit angle étant tourné du côté de l'entrée (3), vers l'amont. 5. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte, au niveau du jeu (j) prévu entre le rotor (2) et le carter (1), une restriction (25) située au voisinage de la volute collectrice (5). 6. Pompe selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée par le fait que chaque restriction (23, 25) comporte des surfaces parallèles à l'axe (A) du rotor, le jeu au niveau de ces surfaces étant radial. 7. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le carter (1) est fixé directement sur le réservoir de liquide, notamment sur la boite à eau (27) d'un radiateur de moteur de véhicule automobile, ledit carter (1) étant muni d'une tubulure d'entrée (7) faisant saillie directement dans le réservoir. 8. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le carter (1) est réalisé en deux parties (la, lb) séparées par un plan (Q) orthogonal à l'axe de rotation (A) du rotor, et constituant un plan médian pour la volute collectrice (5), les deux parties du carter étant assemblées par des moyens de fixation tels que des vis (6). 9. Pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le palier (13) est du type roulement à billes à plusieurs couronnes, notamment à cieux couronnes.