Brevet FR2626940A1 — publié le 19890811

L'invention concerne un groupe moto-pompe pour des installations de chauffage, constitué par une pompe de circulation et un moteur à gaine, et dans lequel entre l'espace logeant le rotor dû moteur et l'espace logeant la pompe se trouve disposée une paroi de separation, -dans laquelle sont ménagés une multiplicité de canaux reliant l'espace logeant la pompe et l'espace logeant le rotor. - De tels groupes moto-pompes possédant des puis- sances d'entraînement atteignant jusqu'à environ deux kif lu sont normalement équipés de moteurs à gaine. Psour des questions de sécurité de fonctionnement, les fabricants de pompes exigent de monter des groupés moto-pompes de ce type {demandes de brevets allemands DE-24 60 748 et 26 39 541), de manière que l'arbre soit cnstamment- horizontal.C er- sntralne des problèmes lors de la mise en service des pompes. Avant le premier démarrage du groupe moto-pompe, il faut remplir avec de l'eau l'espace logeant le rotor, en retirant du système le bouchon de désaération situé sur' l'axe de rotation. Cependant seul un remplissage partiel est possible, étant donné que, lorsque le rotor est au repos, l'eau pénétrant dans l'espace logeant le rotor ne peut refouler l'air que jusqu'à la hauteur de la fente du palier lisse situé du côté de la pompe. Si on referme l'ouverture de désaération et qu'on branche la pompe, l'eau circulant dans l'espace logeant le rotor refoule la bulle d'air subsistante en direction du centre de rotation, et les paliers fonctionnent à sec ou bien dans la gamme du frottement mixte. Lorsqu'on retire le bouchon de dêsaération alors S3 que la pompe tourne, la bulle d'air ne peut également -pas être éliminée sans probleme, dans le cas de groupes moto- pompes présentant -une faible puissance d'entraînement et fournissant une pression élevée dans le systèeme de chauffage, étant donné que le champ de pression décale le 2' r6tor en direction de l'ouverture 'de d4saération. Etant donné que la plupart des pompes possedent, de ce c6té, seulement un anneau d'usure et ne possedent aucun palier axial, le rotor est freine de sorte que la bulle d'air peut alors remonter et ne peut s'érchpper dans l'environnement par l'intermédiaire de laf.ente du palier. La pratique a révélé qu'un grand nombre de pompes de chauffage ne peuvent être mises en service que lorsque l'espace logeant le rotor est partiellement rempli d'eau et peuvent fonctionner pendant de plus longues durées d'utilisation avec. des paliers mal lubrifiés et refroidis. Afin de raccourcir cette phase de fonctionnement dangereuse pour la pompe, les différents fabricants percent la paroi de séparation présente entre l'espace logeant la pompe et l'espace logeant le rotor, de manîire à relier ces deux espaces. Cette liaison, qui, en dehors de cela, est toujours présente dans la paroi de séparation en tant que fente de palier entre le système de chauffage et l'espace logeant le rotor accroSt le débit de circulation de l'eau à travers l'espace logeant le rotor et raccourcit par conséquent la durée de désaération. Mais, l'avantage obtenu de ce fait s'accompagne de lVinconvénient consistant en ce que des saletés peuvent également parvenir, d'une manière accrue, dans l'espace logeant le rotor, ce qui entraIne un accroissement du risque du blocage du groupe moto-pompe ou du -moteur. On essaie de réduire cet inconvénient en installant des bagues ou des tampons frittés, agissant en tant que filtre, dans la paroi de séparation. Mais de telles dispositions sont complexes et onereuses. Par ailleurs, l'utilisation d'un matériau fritté peut éventuellement aboutir a ce que les canaux à l'intérieur. de ce matériau soient bloqués, au fur et à mesure de l'écoulement du temps, par des particules de saletés présentes dans l'eau de chauffage et que, par 2626940. consequent, après la désaération de l'espace logeant le rotor, un échange direct d'eau soit empêché entre l'espace logeant la pompe et l'espace logeant le rotor, par l'intermédiaire des canaux, mais, en dépit de soins importants pris lors de la fabrication et lors du choix du matériau fritté, il n'est pas possible d'influer directement sur la perméabilité absolue de ce matériau. C'est pourquoi on n'est pas à même de déterminer, par avance, au moins d'une manière relativement sûre, approximativement à quel moment les canaux, qui possèdent des dimensions et des eétendues irrégulières, seront bloqués. Ainsi, il peut arriver que les canaux soient déjà bloqués avant que l'espace logeant le rotor soit complètement désaéré, ou bien que de l'eau contenant des saletés puisse en outre parvenir, pendant un intervalle de temps encore plus long après la désaération, dans l'espace logeant le rotor, par l'intermédiaire des canaux. L'invention a pour but d'élininer les inconvénients mentionnes. Il faut proposer notamment une possibilité, simple et bon marche à mettre en oeuvre, pour l'établissement d'une liaison entre l'espace ogeant la pompe et l'espace logeant le rotor, cette liaison devant d'une part garantir une désaération efficace de l'espace logeant le rotor, mais d'autre part empêcher de façon sûre qu'après l'opération de désaération, l'eau de chauffage contenant d'éventuelles particules de saletés puisse pénétrer dans l'espace logeant le.rotôr. Ce problème est résolu conformément à l'invention à partir du groupe motopompe mentionné plus haut, grâce au fait que les canaux sont formés par usinage dans la paroi de séparation de manière a posséder des axes médians respectifs rectilignes, et que le rapport du diamètre moyen équivalent d des canaux & l'épaisseur s de la paroi de séparation se situe dans la gamme de valeurs- 0,001 c d/s 2626940. leurs sections transversales de manière que les canaux puissent atre bouchés' en un laps de temps détermihé en raison de la présence de particules de saletés situées dans l'eau de chauffage, et qu'un échange direct supplémentaire d'eau entre l'espace logeant la pompe et l'espace logeant le rotor soit alors évité. La l.aison établie entre l'espace logeant la pompe et l'espace logeant le rotor par l'intermédiaire des canaux ménages dans la paroi- de séparation n'existera, par conséquent, que pendant un bref intervalle de temps et sera interrompue au plus tard au bout d'un bref intervalle de temps apres la phase de désaération. Etant donné que la bulle d'air présente dans l'espace logeant le rotor avant le démarrage du groupe moto-pompe possède la plupart du temps un faible volume, il n'est pas nécessaire que la surface en coupe transversale des canaux de liaison soit très importante. La somme AI des surfaces en coupe transversale de tous les canaux est nettement inférieure a la surface A2 de la paroi de séparation,- et cn a la relation Al/A2 S 0,00005. Les canaux se bloquent rapidement et de façon sûre lorsque leurs sections transversales diminuent dans la direction de l'écoulement. -Cela signifie par consequent que la surface en coupe transversale des canaux est plus importante au niveau de l'extrémité située du c8té de la pompe qu'au niveau du cotl tourne vers le rotor. Le processus de blocage est encore accéléré lorsqu'au niveau de l'entrée des canaux se trouve prévue une arâte qui fait saillie sur la surface de la paroi de séparation en direction de l'espcs logeant la pompe et a laquelle s'accrochent les particules de saleté.s, qui peéntrent dans le canal considéreé. Afin d'éviter un salissement de l'espace logeant le rotor en raison de modifications chimiques des surfaces de la paroi de séparation, cette dernière est formée par moulage par compression en un métal résistant à la corrosion ou bien est formée par moulage par injection d'un matériau non métallique. On peut former, dans la paroi de séparation, des canaux d'un diamètre compris de préférence entre 30 et 300 pm, en fonction du matériau, au moyen d'une technologie utilisant un laser ou à l'aide de jets de liquide, les axes médians des' canaux parallèlement h l'axe du groupe moto-pompe et les canaux pouvant être disposés en étant répartis au moins sur un cerclq concentrique à l'axe de rotation du groupe moto-pompe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un groupe moto-pompe; et - la figure 2 représente une coupe, à plus grande échelle, d'une partie de la paroi de séparation. Le carter moulé 1 de la pompe est relié par l'intermédiaire des tubulures d'aspiration 2 et des tubulures de refoulement 3 au système de chauffage. Le carter entoure le rotor 4, qui est monté sur l'arbre 5 portant le paquet de t8les rotoriques 6. Par ailleurs, l'arbre 5 est porté et fixé au moyen des deux paliers radiaux 7 et 8 ainsi qu'au moyen du palier de butée 9. Le pot formant gaine 10 constitue -l'une des limites du système de chauffage par rapport & l'environnement. Le stator 1I possède un enroulement sec. La paroi de séparation 12, dans laquelle est situé le palier radial 7, sépare l'espace 13 logeant la pompe de l'espace 14 logeant le rotor, qui peut être partiellement désaéré par suite du retrait du bouchon 15. Dans la paroi de séparation 12'se trouvent ménagés des canaux 16, par lesquels de l'eau peut pénétrer dans l'espace 14 logeant le rotor, pendant la phase de démarrage. En raison de leur forme en coupe transversale et en fonction du type, de la taille et du nombre des particules de saletés situées dans l'eau de chauffage, lee canaux 16 sont fermés vers l'extrémité ou bien 'apresle processus de désaération, par les particules de saletés, et notamment par des particules de saletés, dont le diamètre correspond sensiblement à celui des canaux. Par consequent, l'échange d'eau entre l'espace 13 logeant -la pompe et l'espace 14 logeant le rotor est réduit au minimum pendant le fonctionnement étant donné que, dans cet état de fonctionnement, seul un échange d'eau est possible par l'intermédiaire des fentes des paliers. Sur la figure 2 on voit une configuration particulièrement avantageuse, an coupe transversale, des canaux 16. L'extrémité des canaux, située dans l'espace 13 logeant la pompe, comporte une arête 17 et possède la surface en coupe transversale la plus grande. Le canal 16 se rétrécit dans la direction de l'écoulement et possède, au niveau de la sortie dans l'espace 14 logeant le rotor, sa section transversale la' plus étroite. Cette variation de la section transversale" implique que des particules'de saletés pénétrant dans les canaux sont collectées et retenues d'une maniere plus sZre que dans le cas d'une section transversale - régulière du canal, auquel cas on suppose naturellement que le diamètre maximum des particules de saletés -est inférieur au diamètre de l'ouverture d'entrée et est. supérieur au diamètre de l'ouverture de sertie du canal respectif. Par ailleurs le. rapport du diamètre équivalent moyen d des canaux 16 à l'"paisseur s de la paroi de séparation 12 devrait avoir un ordre de grandeur tel que l'on ait 0,01 4 d/s e 0,5, c'est-à-dire que, dans la pratique, le diamètre est compris entre 0,01 et 0,5 mm) lorsque la paroi de séparation possède une épaisseur de 1 mn.. En outre, en fonction de la taille de l'espace logeant le rotor et du volume d'air devant:tte évacué, on prévoit 26a6940. un nombre correspondant de canaux, et en général on peut envisager d'utiliser entre 10 et 100 canaux. La forme en coupe transversale, représentée sur la figure 2, des canaux 16 peut être obtenue de façon particuliêrement simple,.sans outil mécanique, sans formation de copeaux et d'une manière quasi-autometiqqe, à l'aide de faisceaux laser, lorsqu'on irradie la paroi de séparation à partir de sa surface située du câtè de la pompe. En outre, on peut fabriquer les canaux particulièrement rapidement en utilisant cette technologie. Des essais pratiques ont révélé, dans tous les cas, que l'on peut usiner au moins 40 canauxi en un laps de temps de 3 s, dans une paroi de séparation tournant autour de son axe. Comme cela a déjà été mentionné, le axes médians menone,à e axes m6dians 13 des canaux 16 peuvent être paral!èles entre eux, auquel cas les canaux sont disposés en étant 'répartis au moins sur un cercle, dont le centre coïncide avec le centre de rotation du groupe moto-pompe. ceci est également valable dans le cas on on dispose les canaux sur plusieurs cercles concentriques. 2626940. REVENDI CATIOnS 1. Groupe moto-pompe pour des installations de chauffage, constitué par. une pompe de circulation et un moteur à gaine, et dans lequel entre l'espace logeant le rotor du moteur et l'espace logeant la pompe se trouve disposée une paroi de séparation, dans laquelle sont ménages une multiplicité de canaux reliant l'espace logeant la pompe et l'espace logeant le rotor, caractérisé en ce que- les canaux (16) sont formés par usinage dans la paroi de séparation (12) de manière' à posséder des axes médians respectifs (18) rectilignes, et que le rapport du diamètre moyen équivalent d des canaux à l'épaisseur s de la parai de séparation se situe dans la gamme de valeurs 0,001 2. Groupe moto-pompe selon la revendication 1, caractêtisé en ce que le diamètre des cahaux (16) se situe dans la gamme de 30 à 300 pm. 3. Groupe moto-pomnpe selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que les axes médians (18) des canaux (16) sont parallèles et que les canaux sont disposes en étant repartis au moins sur un cercle concentrique à l'axe de rotation du groupe moto-pompe. 4. Groupe moto-pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérise en ce -que la somme AI des surfaces en coupe transversale de tous les canaux (16) est nettement inférieure à la surface A2 de la paroi de séparation (12) et qu'on a la relation A1/A2 5. Groupe- moto-pompe pour des installations de chauffage, constitué par une pompe de circulation et un moteur à gains, et dans lequel entre 1I. espace logeant le rotor du moteur et l'espace -logeant la pompe se trouve prévue une paroi de séparation comportant une multiplicité de canaux, notamment selon.1 'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérise en ce que -la surface en coupe transversale de chaque canal (16) est plus importante au niveau de l'extrémité située du c8té de la pompe quaut niveau de l'extrémité tournée vers le rotor (6). 6. Groupe moto-pompe selon l'une quelconque des revendications 1 & 5, caractérisé en ce que sur l'extrémité des canaux (16) située du cSté de la pompe, il est prévu respectivement une arête (17) en saillie par rapport à la paroi de séparation (12). 7. Groupe moto-pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la paroi de séparation (12) est réalisé, par moulage par compression, en un matériau métallique inoxydable. 8. Groupe moto-pompe selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que la paroi de séparation (12) est formée par moulage-par injection d'un matériau non métallique. 9. Groupe moto-pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les canaux (16) sont formés en utilisant la technologie laser. 10. Groupe r;.oto-pompe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérise en ce que les canaux (16) sont formés en utilisant une technologie à jets de liquide.