Brevet FR2598472A1 — publié le 19871113

25984?2 POMPE A MOTEUR INCORPORE La présente invention concerne une électropompe comportant un moteur incorporé et un arbre creux ouvert à ses extrémités et présentant des bouts d'arbre, ledit arbre étant fabriqué à partir d'un tube à paroi relativement mince, dont les parties d'extrémité sont de diamètre réduit. On connaît des pompes de ce type qui compor10 tent un arbre creux et qui sont utilisées par exemple comme pompes de circulation dans des installations de chauffage central. Toutefois, ces pompes présentent l'inconvénient que l'arbre est relativement coûteux à fabriquer puisqu'il est obtenu par coupe d'une pièce mas15 sive ou d'un tube à paroi relativement épaisse, ce qui entraîne des coûts de fabrication relativement élevés pour l'arbre. Le brevet allemand nO 2 747 542 décrit d'autre part l'utilisation d'un arbre creux sous la forme 20 d'un tube à paroi relativement mince, pour des pompes relativement petites, simples et économiques comportant un moteur électrique normal. Ces pompes présentent toutefois l'inconvénient qu'elles ne peuvent pas transmettre un couple élevé entre l'arbre et l'impulseur. Contrairement à l'arbre creux d'une pompe comportant un moteur incorporé, l'arbre creux de la pompe ci-dessus n'a pas de fonction technique en dehors de la transmission du couple à l'impulseur. Il serait souhaitable de prévoir une valve dans les passages intérieurs de l'arbre creux, cette valve empêchant le fluide pompé de revenir à l'aspiration par l'intermédiaire de l'arbre creux, ce qui provoque5- rait une diminution du rendement de la pompe. Lorsqu'on enlève le bouchon d'évent prévu dans la paroi d'extrémité du carter de moteur, pour inspection de la pompe, la valve ci-dessus empêche le fluide de la pompe de s'ecouler de l'aspiration vers le haut, par l'intermédiaire de l'arbre 10 creux. La présente invention a pour objet une pompe comportant un moteur incorporé du type ci-dessus qui comprend un arbre creux à l'intérieur duquel une valve est disposée de manière particulièrement simple et qui possè15 de la résistance mécanique nécessaire à la transmission des couples utiles à l'impulseur, malgré sa faible épaisseur de paroi. La pompe à moteur incorporé ou groupe monobloc suivant l'invention est caractérisée en ce qu'une 20 bille en va-et-vient est placée dans la cavité définie -entre une première partie d'arbre et une deuxième partie d'arbre, ladite première partie d'arbre constituant un bout d'arbre cannelé sur lequel est monté un impulseur, de sorte que la bille en va-etvient s'applique sur des 25 sièges résultant de la réduction de diamètre à l'endroit desdites parties d'arbre, la bille et les sièges constituant ainsi une valve. De cette manière, la valve de l'arbre creux est réalisée de façon particulièrement simple puisque les sièges de la valve peuvent être for30 més simultanément à la fabrication des parties d'arbre de diamètre réduit. La partie d'arbre sur laquelle est monté l'impulseur est cannelée de manière à donner audit arbre la résistance nécessaire à la torsion. Conformément à l'invention, la deuxième 35 partie d'arbre peut être constituée par le deuxième bout d'arbre de l'arbre creux, ce deuxième bout d'arbre ayant la configuration d'un tourillon pour le moteur incorporé, ce qui s'avère en pratique être un mode de réalisation particulièrement avantageux puisque, de cette manière, la deuxième partie d'arbre possède deux fonctions. En outre, conformément à l'invention, les cannelures de la première partie d'arbre peuvent comprendre une pluralité de gorges parallèles à l'axe de 10 l'arbre creux et agencées en opposition deux à deux, lesdites gorges ayant de préférence la forme d'empreintes de pressage cylindriques. Ce mode de réalisation s'est avéré particulièrement facile à fabriquer et, de plus, il procure une grande surface pour la transmission 15 des couples considérés. D'autre part, conformément à l'invention, le rapport de la profondeur des gorges au diamètre extérieur de la première partie d'arbre est dans la plage de 0,02 à 0,15 et de préférence dans la plage de 20 0,04 à 0,8. Un tel rapport s'est avéré particulièrement avantageux à la fois en ce qui concerne les déformations nécessaires et la section intervenant dans la transmission des couples considérés. De plus, conformément à l'invention, le tube 25 à paroi mince peut être en une matière résistant à la corrosion, telle que l'acier inoxydable, et avoir un rapport épaisseur/diamètre de 0,04 à 0,2 et de préférence de 0, 06 à 0,14. En pratique, on a constaté qu'un tel rapport épaisseur/diamètre est suffisant pour transmettre 30 les couples concernés, de l'arbre à l'impulseur, et l'utilisation d'une matière résistant à la corrosion, telle que l'acier inoxydable, rend la pompe appropriée à une grande gamme d'applications. En outre, conformément à l'invention, le 35 jeu radial entre la bille et la paroi intérieure de 15 20 25 30 35 l'arbre creux peut être de l'ordre de 0,05 à 4 mm, et en particulier compris entre 1 et 2 mm, ces jeux radiaux s'avérant particulièrement avantageux en pratique. Enfin, conformément à l'invention, les sièges peuvent former un angle compris entre 30 et 600, et de préférence entre 40 et 500, avec l'axe de l'arbre creux. On décrit maintenant l'invention de façon plus détaillée, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une coupe schématique d'un mode de réalisation d'une pompe comportant un moteur incorporé conforme à l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale, à plus grande échelle, à travers l'arbre de la pompe à moteur incorporé; et -la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 1 illustre la pompe I comportant un moteur incorporé, ou groupe monobloc, conforme à l'invention. Cette pompe comprend un corps de pompe 2 relie a un moteur incorporé 3 comportant un carter de moteur 22. Le carter de moteur comprend un bouchon d'évent 21 qui obture une chambre de fuite 20 située au-dessus de l'arbre creux 4. L'arbre creux 4 est ouvert aux extrémités 5, 6 et il présente des bouts d'arbre 7, 8 de diamètre réduit d1' d2, par rapport au diamètre d3 de la partie restante de l'arbre 4. Le rotor 9 du moteur incorporé 3 et l'impulseur 10 de la pompe sont montés sur l'arbre creux 4. Une bille en va-et-vient 12 est placée dans la cavité 11 définie entre le bout d'arbre supérieur 7, comme représenté sur la figure 1, et le bout d'arbre inférieur 8 qui est cannelé et porte l'impulseur 10. En fonction de la pression dans la cavité 11, la bille vient en butée contre un siège supérieur 13, résultant de la diminution du diamètre à l'endroit du bout d'arbre supérieur 7, ou contre un siège inférieur 14 résultant de la diminution du diamètre à l'endroit du 5 bout d'arbre inférieur 8. Pendant le fonctionnement normal, la bille 12 est poussée vers le bas, vers le siège inférieur 14, puisque la pression dans la chambre 20 à l'endroit du bout d'arbre supérieur 7 est plus élevée que du côté d'aspiration de la pompe, c'est-à-dire à l'endroit du bout d'arbre inférieur 8. Par suite, une fuite réduisant le rendement est empêchée de revenir à l'aspiration de la pompe. Lorsqu'on enlève le bouchon d'évent 21 prévu dans le carter de moteur 22 de la pompe, pour une inspection de l'arbre 15 4, la bille est poussée vers le haut, vers le siège supérieur 13, puisque la pression à l'aspiration est supérieure à la pression dans la chambre 20. Par suite, le fluide pompé est empêché de sortir de la pompe à travers l'arbre creux 4. La bille 12 est de préférence fabriquée en caoutchouc, matière plastique ou matière semiélastique similaire, de manière à obtenir un effet d'étanchéité élevé entre la bille 12 et les sièges 13 et 14. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le bout d'arbre supérieur 7 de l'arbre creux 4 constitue un tourillon pour un palier 15 associé au moteur incorporé 3. Une partie du bout d'arbre inférieur 8 constitue un tourillon pour un palier radial/ 30 axial combiné 16 associé au moteur 3. La figure 2 est une coupe verticale, à plus grande échelle, à travers l'arbre creux 4, et la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. Comme représenté sur ces figures, des 35 cannelures 17 sur le bout d'arbre inférieur 8 compren- : - D:: ::0g00::n::0 D: f 0 :: f d :0000:; f : -: : D - 10 :. T:: -: : :::- S. : ::: :: f : : 0-; 25 :: - R: : 0:::::0:: : :. : ::: 0 00 30 : : : * 7 :. X.. -:t::: 35 : -:: : :t::: : 0. -: Q: : : 0:: l nent trois paires de gorges opposées 19, parallèles à l'axe 18 de l'arbre creux et sous la forme d'empreintes de pressage cylindriques. Ces empreintes 19 sont uniformément réparties sur la périphérie de l'arbre creux 4, de sorte qu'elles sont décalées de 600 les unes par rapport aux autres. Le rapport de la profondeur h des empreintes au diamètre extérieur d2 du bout d'arbre 8 est dans la plage de 0,02 à 0,15 et de préférence dans la plage de 0,04 à 0,8. Le rapport t/d3 de l'épaisseur au diamètre du tube à paroi mince, à partir duquel est fabriqué l'arbre creux, est compris entre 0,04 et 0,2, et de préférence entre 0,06 et 0,14, le tube étant de préférence en une matière résistant à la corrosion, telle que l'acier inoxydable. Le jeu radial entre la bille 12 et la paroi intérieure de diamètre d4 de l'arbre creux 4 est de préférence compris entre 0,05 et 4 mm, et de préférence entre 1 et 2 mm. On utilise de préférence un tube de diamètre non réduit entre les bouts d'arbre 7 et 8, le diamètre intérieur d de l'arbre creux 4 étant égal au diamètre extérieur d3 diminué de deux fois l'épaisseur de paroi du tube. Les sièges 13, 14 pour la bille 12 forment un angle v compris entre 30 et 60 , et de préférence entre 40 et 50 , avec l'axe 18 de l'arbre creux, comme représenté sur la figure 2. Les parties d'arbre 7, 8 de diamètre réduit d1, d2 sont obtenues, par exemple, par compression des parties correspondantes d'un tube à paroi mince de diamètre initial d3. Ces parties sont formées par plusieurs éléments d'outil d'une géométrie complémentaire de celle des parties d'arbre. En option, on place un mandrin dans le tube pendant l'opération de compression. On introduit la bille 12 à l'intérieur du tube, avant l'opération de de compression. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. / -; 8 .- REVENDICATIONS 1. Pompe comprenant un moteur incorporé (3) et un arbre creux (4), ouvert à ses extrémités (5, 6), fabriqué à partir d'un tube à paroi relative5 ment mince et présentant des bouts d'arbre (7, 8), de sorte.que des parties (7, 8) de l'arbre (4) sont de; diamètre réduit (d1, d2), caractérisée en ce qu'une bille en va-et-vient (12) est placée dans la cavité (11) définie entre une première partie d'arbre (8) et une deuxième partie d'arbre (7), ladite première partie d'arbre constituant un bout d'arbre et comportant des cannelures (17) sur lesquelles est monté un impulseur (10), de sorte que la bille en va-et-vient s'applique sur des sièges (13, 14) résultant de la réduction du diamètre à l'endroit des parties d'arbre (7, 8), la bille -(12) et les sièges (13, 14) constituant ainsi une valve. 2. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la deuxième partie d'arbre (7) est constituée par le deuxième bout d'arbre de l'arbre creux (4), ce deuxième bout d'arbre étant sous la forme d'un tourillon pour le moteur incorporé (3). 3. Pompe suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les cannelures (17) sur la pre25 mière partie d'arbre (8) comprennent une pluralité de gorges (19) parallèles à l'axe (18) de l'arbre creux (4) et agencées en opposition deux à deux, lesdites gorges ayant de préférence la configuration d'empreintes cylindriques obtenues par pressage. 30. 4. Pompe suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le rapport de la profondeur (h) des gorges (19) au diamètre extérieur (d2) de la première partie d'arbre (8) est compris entre 0,02 et 0,15, et de préférence entre 0,04 et 0,8. 5. Pompe suivant l'une quelconque desreven- dications 1 à 4, caractérisée en ce que le tube à paroi mince est en matière résistant à la corrosion, telle que l'acier inoxydable, et son rapport épaisseur/diamètre (t/d3) est compris entre 0,04 et 0,2, et de préfé5 rence entre 0,06 et 0,14. 6. Pompe suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la bille (12) est en caoutchouc, matière plastique ou matière semi-élastique similaire. 7. Pompe suivant la revendication 1, carac10 térisée en ce que le jeu radial entre la bille (12) et la paroi intérieure (d4) de l'arbre creux (4) est compris entre 0,05 et 4 mm et en particulier entre 1 et 2 mm. 8. Pompe suivant la revendication 1, ca15 ractérisée en ce que les sièges (13, 14) forment un angle (v) compris entre 30 et 600, et de préférence entre 40 et 50 , avec l'axe (18) de l'arbre creux {4).