Brevet FR2634831A1 — publié le 19900202

1- Pompe centrifuge à transfert de fluide très pur, notamment cryogène. l La présente invention concerne une pompe centrifuge pour le transfert de fluide de préférence très pur, dans laquelle le passage de l'arbre-moteur dans le carter de la pompe est rendu étanche par un moyen d'étanchéité d'arbre. Dans de telles pompes, la condition principale est d'avoir une bonne étanchéité de l'arbre-moteur par rapport au boîtier et les joints d'arbre mis en oeuvre doivent présenter une usure aussi faible que possible et une grande fiabilité. En particulier lorsqu'on utilise de telles pompes centrifuges pour transférer des liquides très purs, l'usure et les matériaux ainsi enlevés se répercutent de façon particulièrement gênante, car de telles particules peuvent arriver dans la veine de fluide transférée. La concentration des particules exigée par l'utilisateur (actuellement, en électronique, on exige des concentrations de particules inférieures à 30 particules par mètre cube pour un calibre supérieur à 0, 1 micron) ne peut être assurée actuellement que par des installations de filtrage en aval de la pompe filtrant l'ensemble de la veine de fluide et qui sont de ce fait d'un coût correspondant. La présente invention a pour but de développer une pompe centrifuge du type ci-dessus en améliorant la fiabilité de l'étanchéité de l'arbre et en évitant que des particules du moyen d'étanchéité ne puissent arriver dans le flux transféré. A cet effet, l'invention concerne une pompe centrifuge du type ci-dessus caractérisée en ce que le moyen d'étanchéité de l'arbre de préférence en forme de joint à anneau glissant, vis-à-vis du fluide à transférer, est muni d'un moyen d'étanchéité complémentaire. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen d'étanchéité complémentaire est un moyen d'étanchéité à intervalle, sans contact, l'étanchéité se faisant dans un intervalle étroit entre un carter fixe entourant le joint d'étanchéité glissant et le rotor de la pompe. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le carter communique avec un canal pour collecter les fuites et une conduite de retour.est raccordée au canal pour renvoyer le fluide de fuite, de préférence vers le côté basse pression de la pompe ou vers un réservoir. Suivant une autre caractéristique de l'invention, un filtre monté dans la conduite de retour pour retenir les particules d'usure du joint à anneau glissant. Le joint complémentaire selon l'invention permet d'assurer un encapsulage de l'ensemble formé par la pompe centrifuge et le joint au moyen d'étanchéité de l'arbre vis-à-vis du fluide à transférer. On améliore ainsi la fiabilité du joint au moyen d'étanchéité à cause des faibles efforts de pression auxquels ces moyens sont soumis et de l'influence réduite de l'état fluidique en aval du rotor de la pompe sur le joint au moyen d'étanchéité. En outre, on évite un contact direct entre la veine de fluide transférée et le moyen d'étanchéité de l'arbre, ce qui évite que des particules du moyen d'étanchéité, enlevées par friction ne puissent arriver dans la veine de fluide transférée et en augmenter la fréquence de particules. De ce fait, il est inutile de prévoir des installations de filtrage compliquées. Bien plus dans le cas d'un joint complémentaire en forme de joint à intervalle, on peut utiliser la veine de fluide déviée ainsi par intervalle pour éliminer des particules de friction provenant du moyen d'étanchéité hors de la zone du moyen d'étanchéité de l'arbre et de les collecter par exemple en aval du joint d'étanchéité de l'arbre et de renvoyer la veine de fluide ainsi séparée, le cas échéant à travers un petit filtre vers le réservoir d'alimentation ou le côté aspiration de la pompe pour éviter de manière avantageuse de perdre par exemple un gaz extrêmement pur en soi. D'un autre côté, on peut également évacuer à l'extérieur la veine de gaz ainsi séparée, contenant des particules enlevées par friction. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté dans les dessins, dans lesquels l'unique figure est une vue en coupe d'une pompe centrifuge selon l'invention. Selon la figure, on a représenté une pompe centrifuge 10 pour transférer des fluides extrêmement purs de préférence cryogènes comme par exemple de l'azote liquéfié à très basse température, extrêmement pur. Il s'agit d'une structure de pompe à arbre flottant qui est relié à un moteur non représenté; le carter 11 de la pompe est fermé de manière étanche par 26W4831 un couvercle de pompe 12 monté de manière centrale. L'élément d'arbre du moteur et ainsi l'arbre d'entraînement 13 pénètrent à l'intérieur du carter 11 de la pompe et servent à recevoir le rotor 14. La fixation du rotor 14 se fait dans ce cas par l'intermédiaire d'une liaison à rainure et clavette, non représentée en détail, le rotor 14 étant emmanché sur l'arbre 13 jusqu'à ce qu'il vienne en butée contre la bague de frottement 16 du joint à anneau de glissement 17. Pour assurer l'étanchéité du passage de l'arbre-moteur 13 dans le carter 11 de la pompe et ainsi de l'intérieur du carter de la pompe par rapport à l'environnement, il est prévu un joint d'arbre en forme de joint à anneau de glissement 17. Ce joint à anneau de glissement 17 est de préférence réalisé comme le joint décrit au brevet DE-29 45 932. Selon la présente invention, le joint à anneau de glissement 17 est entouré par un joint complémentaire qui porte de manière globale la référence 18. Le joint complémentaire 18 est constitué par un joint à intervalle sans contact. L'étanchéité du volume intérieur du carter 11 de la pompe et par suite du fluide à transférer, par rapport au joint à anneau glissant 17 est assurée par un intervalle annulaire 19 très étroit entre le joint à anneau glissant 17 entouré par le carter fixe 20 et par le rotor 14. Le carter 20 est fixé de manière étanche au fluide par un filetage 21 dans le carter 11 de la pompe; le carter entoure le joint à anneau glissant 17 et forme avec le couvercle de la pompe 12 une chambre d'étanchéité 22 encapsulée dans laquelle se trouve le joint à anneau glissant 17. La chambre d'étanchéité 22 communique par un canal annulaire 23 auquel est raccordée une conduite de retour 24 qui est reliée par interposition d'un filtre 25 au côté d'aspiration 26 de la pompe 10 ou à un réservoir non représenté. Le joint complémentaire 18 permet d'éviter que le joint d'étanchéité à anneau glissant 17 ne soit pas en communication directe par les perçages d'équilibrage de poussée d'arbre 15 avec la veine de fluide transférée (flèche A) et qu'ainsi des particules d'usure ne puissent arriver dans la veine de fluide transférée pendant le fonctionnement de la pompe. Le joint à anneau glissant 17 est sollicité par le fluide du fait du courant séparé (flèche C) du joint complémentaire 18. Les états fluidiques qui se produisent en aval du rotor 14 (flèches B) ne peuvent ainsi n'avoir aucune influence sur le joint à anneau glissant 17, ce qui augmente avantageusement la fiabilité du joint glissant 17. Il en résulte également moins de particules d'usure du joint et de l'anneau glissant par unité de temps. Le courant séparé (flèche C) balaie l'usure qui se forme dans la zone 28 du moyen d'étanchéité (usure représentée dans le dessin par des étoiles) hors de la chambre d'étanchéité 22 et est fourni par le canal annulaire 23 et la conduite de retour 24 au filtre 25. Le filtre 25 qui peut être de petites dimensions du fait de la faible quantité de fluide séparé, élimine les particules d'usure supérieures au calibre tolérable, indiqué ci-dessus et le fluide ainsi nettoyé est reconduit au réservoir ou au côté basse pression 26 de la pompe. Ainsi même au transfert de fluide très pur, la pompe centrifuge et le moyen d'étanchéité de l'arbre ne détériorent pas la qualité/concentration de particules provenant de l'usure du moyen d'étanchéité ou du joint. Le dispositif d'étanchéité supplémentaire décrit ci-dessus a été exposé dans le cas d'une pompe centrifuge. Il est clair que le cadre de l'invention prévoit également de mettre en oeuvre un tel moyen partout o se présentent des problèmes d'étanchéité et d'usure vis-à-vis du fluide, par exemple au niveau de l'arbre d'un agitateur dans un cryostat. REVENDICATIONS 1-) Pompe centrifuge pour le transfert de fluide de préférence très pur, dans laquelle le passage de l'arbre-moteur dans le carter de la pompe est rendu étanche par un moyen d'étanchéité d'arbre, pompe centrifuge caractérisée en ce que le moyen d'étanchéité de l'arbre de préférence en forme de joint à anneau glissant (17), vis-à-vis du fluide à transférer, est muni d'un moyen d'étanchéité complémentaire (18). 2*) Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen d'étanchéité complémentaire (18) est un moyen d'étanchéité à intervalle, sans contact, l'étanchéité se faisant dans un intervalle étroit (19) entre un carter (20) fixe entourant le joint d'étanchéité glissant (17) et le rotor (14) de la pompe. 3') Pompe centrifuge selon la revendication 2, caractérisée en ce que le carter (20) communique avec un canal (23) pour collecter les fuites et une conduite de retour (24) est raccordée au canal (23) pour renvoyer le fluide de fuite, de préférence vers le côté basse pression (26) de la pompe (10) ou vers un réservoir. 4-) Pompe centrifuge selon la revendication 3, caractérisée par un filtre (25) monté dans la conduite de retour (24) pour retenir les particules d'usure du joint à anneau glissant.