Brevet FR2665222A1 — publié le 19920131

i L'invention concerne un groupe moto-pompe qui présente le rotor d'un moteur à gaine et une roue de refoulement de pompe sur un arbre commun, qui est maintenu, entre le moteur et la pompe, dans un premier palier lisse lubrifié par le fluide refoulé, et avec un second palier, à son extrémité éloignée de la pompe. Des groupes moto-pompes de ce type sont par exemple installés à des millions d'exemplaires en tant que pompes de circulation de chauffage dans des installations de chauffage, et sont décrits par exemple dans les documents DE-OS 20 32 898, 21 00 345 et 38 03 774 Comme des pompes de circulation de chauffage, qui ont atteint un degré de développement élevé, sont fabriquées en séries particulièrement grandes, sur des lignes automatiques, elles peuvent être fabriquées de manière très économique Par ailleurs, leurs bruits de fonctionnement sont très faibles Mais comme les deux paliers de l'arbre commun de la pompe de circulation, sont lubrifiés et refroidis par une part dérivée du fluide refoulé, l'arbre commun doit présenter une position horizontale en cours de fonctionnement de la pompe, pour éviter que le palier arrière ne puisse tourner à sec et ainsi se détériorer Le fonctionnement de cette pompe de circulation avec une position de l'arbre inclinéeou verticale, est de ce fait impossible. Par ailleurs, sont connus des groupes moto- pompes dans lesquels l'unité de pompe est entraînée par un moteur électrique,qui est fixé de manière étanche, à l'extérieur du carter de pompe, et qui n'a donc ainsi aucun contact avec le liquide refoulé De tels groupes sont par exemple mis en oeuvre comme pompes de jardin, pompes d'aération de bassins, pompes de liquides de refroidissement, ainsi que dans l'alimentation en eau domestique Pour vider les caves, on utilise des pompes noyées dont la chambre de rotor est sèche ou remplie d'un liquide particulier, et dont les moteurs sont refroidis par le courant de fluide refoulé passant sur l'extérieur du carter de stator. Ces groupes sont fabriqués en plus petites séries par rapport aux pompes de circulation de chauffage, et sont donc d'un prix plus élevé, ce qui est particulièrement perçu comme un inconvénient, notamment dans le cas d'usages privés, la durée d'utilisation annuelle étant relativement faible dans ce cas Ils développent également des bruits de fonctionnement plus élevés qui sont souvent perçus comme incommodants Ils présentent toutefois l'avantage de permettre un fonctionnement quelle que soit la position de l'arbre du moteur et de la pompe, c'est à dire que celui-ci peut également prendre une position verticale. Le but de l'invention consiste donc à améliorer un groupe moto-pompe du tvpe mentionné en introduction, de manière à ce qu'il puisse être mis en oeuvre de façon universelle en assurant un fonctionnement fiable, également pour des cas d'utilisation plus simples, tout en faisant largement usage de pièces constitutives courantes et de fabrication économique. Ce but est atteint pour le groupe moto-pompe décrit en introduction, grâce à la solution suivante caractérisée en ce que le second palier est rendu étanche par rapport à la part de fluide refoulé se trouvant dans la chambre de rotor du moteur à gaine, par un dispositif formant écran. Un tel groupe moto-pompe qui, indépendamment de son utilisation en tant que pompe de circulation de chauffage, peut également être mis en oeuvre dans les domaines domestique ou privé et industriel, pour lesquels les exigences ne sont pas aussi élevées, par rapport aux conditions dans une installation de chauffage, peut être fabriqué de manière sensiblement plus économique par rapport aux groupes moto-pompes fonctionnant à sec mentionnés précédemment, parce que pour la fabrication de leurs pièces constitutives principales, il est possible d'utiliser les pièces constitutives de la pompe de circulation de chauffage, qui peuvent être fabriquées de manière très économique. Grâce à la construction très simple du dispositif formant écran du second palier, c'est à dire du palier arrière pour l'arbre, le groupe peut également fonctionner dans toutes les positions de l'arbre, puisque le palier arrière n'a plus à être refroidi et lubrifié par une part du courant du liquide refoulé De ce fait, il est également possible d'utiliser pour le palier arrière, en dehors de paliers lisses, des paliers à roulement, notamment du type graissés à vie Comme les températures environnantesdu groupe en fonctionnement se situent dans le domaine de la température ambiante, aucun refroidissement particulier n'est nécessaire pour le palier arrière Le premier palier, c'est à dire le palier avant de l'arbre commun est suffisamment refroidi et lubrifié par la part de courant de liquide refoulé. Comme par ailleurs, le milieu refoulé par le groupe conforme à l'invention, présente une température sensiblement plus faible que la température d'eau d'une installation de chauffage, en règle générale la température ambiante, le refroidissement pour le stator du moteur électrique du groupe, ayant lieu dans la chambre du rotor, est également nettement meilleur, avec pour conséquence que le moteur électrique peut comparativement être plus fortement sollicité Par ailleurs, un tel groupe garantit également un fonctionnement peu bruyant Un autre avantage réside dans le fait que dans le cas d'une défaillance du dispositif formant écran du palier arrière, le groupe moto-pompe proposé ne doit pas être mis hors fonctionnement immédiatement, mais peut au contraire encore être utilisé pendant un certain temps Comme les bruits de fonctionnement du groupe se modifient dans le cas d'un palier à roulement qui n'est plus protégée,ceci permet de signaler en même temps la présence d'un défaut. La configuration simple et de réalisation très économique du dispositif formant écran, est donnée par le fait que le dispositif formant écran est constitué par une pièce de forme essentiellement cylindrique et creuse qui porte intérieurement le second palier et qui extérieurement est rendue étanche par rapport à la gaine du moteur et/ou au carter du moteur, ainsi que par des moyens d'étanchéité sur l'arbre, qui sont prévus dans la pièce, sur le côté adjacent à la chambre de rotor, à l'avant du second palier De préférence, la pièce cylindrique creuse s'appuie radialement, côté rotor, à l'intérieur de la gaine du moteur, et est, au moins partiellement logée et fixée, avec sa partie de corps restante, dans le carter moteur Les moyens d'étanchéité côté arbre, sont de préférence constitués par deux bagues d'étanchéité disposées l'une à la suite de l'autre et disponibles dans le commerce Le second palier est de préférence constitué par un palier à roulement entièrement fermé, du type absorbant les for- ces radiales et axiales. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif formant écran traversé par l'arbre commun vient s'appliquer de manière étanche contre un tronçon de diamètre réduit de l'arbre commun Ce tronçon d'arbre de diamètre réduit est réalisé sur une pièce d'arbre séparée qui est reliée au restant de l'arbre en étant axialement alignée avec celui- ci, et qui comporte en outre une surface d'appui pour le second palier Le tronçon d'arbre de diamètre réduit est formé par un tronçon arrière de l'arbre réduit par tournage. Selon une configuration avantageuse de l'invention, la pièce cylindrique creuse comporte, derrière le second palier, une chambre remplie d'une masse repoussant les liquides. L'invention va maintenant être décrite plus en détail au regard d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés qui montrent: Fig 1 une représentation en coupe axiale d'un groupe moto-pompe, Fig 2 le détail X de la figure 1. Le groupe moto-pompe représenté se compose d'une unité formant moteur 1 et d'une unité formant pompe 2, les deux unités étant reliées entre- elles au niveau de leur carter, par vissage 3 L'unité formant moteur 1 comprend un moteur électrique à gaine 4 classique, tandis que l'unité formant pompe 2 comprend une roue de refoulement de pompe 5, se présentant de préférence sous la forme d'une roue centrifuge Le moteur 4 comprend un rotor 6, une gaine 7,qui entoure le rotor 6, ainsi qu'un stator 8 se trouvant en-dehors de la gaine. La roue de refoulement de pompe 5 et le rotor 6 sont de manière classique, montés sur un arbre commun 9, ce pour quoi sont prévus un palier avant 10 et un palier arrière 11 Le palier avant 10 est un palier lisse et est refroidi et lubrifié par une part du courant de fluide refoulé qui parvient, de manière classique, dans la chambre de rotor 12 constituée par la gaine 7. Le palier arrière 11 est dapréférence un palier à roulement qui, conformément à l'invention, est rendu totalement étanche par rapport à la chambre de rotor 12, de sorte que ce palier ne vient pas au contact de la part du courant de fluide refoulé qui est parvenue dans la chambre de rotor 12 L'ensemble du dispositif formant écran pour le palier il est désigné globalement par 13. Selon la figure 1, le dispositif formant écran 13 est constitué d'une part par un élément 14 de configuration sensiblement cylindrique creuse qui porte intérieurement le second palier 11 et qui extérieurement est rendu étanche par rapport à la gaine 7 et/ou au carter 15 de l'unité formant moteur 1, par exemple par un anneau d'étanchéité plat 16,qui s'appuie sur la gaine 7, et d'autre part par des moyens d'étanchéité 17, côté arbre, qui sont prévus dans l'élément 14 sur le côté adjacent à la chambre de rotor 12, à l'avant du second palier 11 Les moyens d'étanchéité 17 sont par exemple constitués par plusieurs bagues d'étanchéité disposées les unes à la suite des autres, de préférence des bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18, disponibles dans le commerce A la place des bagues d'étanchéité à lèvre élastique, il est également possible d'utiliser d'autres moyens d'étanchéité à bague glissante Dans certains cas d'utilisation, une seule bague d'étanchéité peut être suffisante Pour bloquer les moyens d'étanchéité 17 dans leur position axiale, à l'état monté, une rondelle d'arrêt 19 est vissée avec l'élément 14, côté rotor. Dans le cas représenté sur la figure 1, la pièce de forme cylindrique creuse 14 présente, côté rotor, un flasque 20 dirigé vers l'extérieur, qui s'appuie sur la gaine 7 et qui applique l'anneau d'étanchéité plat 16, en direction axiale, contre le tronçon radial de la gaine 7 La pièce 14 qui s'appuie par ailleurs sur le carter 15, est fixée au moyen de vis 21 sur le carter 15. Le second palier, à savoir le palier arrière 11, logé dans l'élément 14, est de préférence d'un type absorbant aussi bien des forces radiales que des forces axiales Bien que de préférence on choisit un palier à roulement, il est également possible, pour des utilisations déterminées, c'est à dire des utilisations à exigences moindres, de choisir un palier lisse dont la lubrification sera telle qu'elle autorise un fonctionnement continu du palier, sans entretien. En outre, la pièce cylindrique creuse 14 présente avantageusement une configuration telle qu'à l'arrière du second palier il soit réalisée une chambre 22 remplie d'une masse 23 repoussant les liquides Cette masse peut par exemple être constituée par un remplissage de graisse Dans le cas de l'utilisation d'une telle masse, le second palier 11 est de préférence un palier à roulement entièrement fermé En variante, il est également possible de protéger par toute autre manière, le palier il qui a été choisi dans chaque cas Un avantage de l'utilisation de la masse 23 réside dans le fait que dans le cas d'une défaillance des moyens d'étanchéité 17,le liquide refoulé parvenant au palier Il ou le traversant, est retenu par la masse 23, cette masse 23 établissant ainsi un équilibre de pression dans la chambre 22 Un graisseur de remplissage 24 pouvant être obturé est prévu pour l'introduction de la masse 23 dans la chambre 22. Conformément à la figure 2, le dispositif formant écran 13 et constitué par l'élément 14 de forme essentiellement cylindrique creuse et les moyens d'étanchéité 17, est modifié par rapport à celui de la figure 1 La modification essentielle réside dans le mode de réalisation du tronçon arrière de l'arbre commun 9 La zone concernée de l'arbre 9 présente un tronçon de diamètre réduit 25, sur lequel s'appliquent de manière étanche les bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18. Comme le diamètre d'arbre du tronçon 25 est considérablement réduit par rapport au diamètre restant de l'arbre 9, la vitesse périphérique dans la zone de diamètre réduite, est également considérablement plus faible, avec pour conséquence l'apparition d'une chaleur de frottement considérablement réduite aux bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18, ce qui permet d'augmenter considérablement la durée de vie des bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18 ou d'un matériau d'étanchéité équivalent. En ce qui concerne la réalisation pratique de la zone d'arbre 25, il est prévu conformément à la figure 2, un élément d'arbre 26 séparé qui est relié par vissage au restant de l'arbre 9 en étant axialement alignée avec celui-ci L'élément d'arbre 26 est en même temps réalisé de manière à comporter la surface d'appui 27 pour le second palier 11 En variante, la zone 25 peut être réalisée de manière à ce que le tronçon arrière de l'arbre 9 soit réduit au diamètre plus faible souhaité, par tournage Le palier arrière 11 peut alors être monté sur une bague intermédiaire qui pour sa part est montée sur le diamètre d'arbre plus faible en y étant bloqué axialement Ce mode de réalisation n'est pas représenté. Dans ce cas, il est également possible de prévoir la chambre 22 destinée à recevoir une masse de remplissage, à l'arrière du palier 11, à l'intérieur de l'élément 14. Selon une autre variante de configuration du dispositif formant écran 13, le flasque 20, en saillie radiale vers l'intérieur, de la pièce cylindrique creuse 14, est, conformément à la figure 2, pourvu d'un épaulement de butée intérieur 28, qui fait office d'appui axial pour les moyens d'étanchéité 17 Un insert de blocage axial 29, entre le flasque 20 et le second palier 11, empêche une variation de position axiale des moyens d'étanchéité 17, à savoir des bagues d'étanchéité à lèvre élastique 18. REVENDICATIONS. 1 Groupe moto-pompe, qui présente le rotor d'un moteur à gaine et la roue de refoulement d'une pompe sur un arbre commun, qui est maintenu, entre le moteur et la pompe, dans un premier palier lisse lubrifié par le fluide refoulé, et à un second palier, à son extrémité éloignée de la pompe, caractérisé en ce que le second palier ( 11) est rendu étanche par rapport à la part de fluide refoulé se trouvant dans la chambre de rotor ( 12) du moteur à gaine ( 4), par un dispositif formant écran ( 13). 2 Groupe moto-pompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif formant écran ( 13) est constitué par un élément ( 14) de forme essentiellement cylindrique et creuse qui porte intérieurement le second palier ( 11), et qui extérieurement est rendue étanche par rapport à la gaine ( 7) du moteur et/ou au carter ( 15) du moteur, ainsi que par des moyens d'étanchéité ( 17) sur l'arbre, qui sont prévus dans lélément ( 14), sur le côté adjacent à la chambre de rotor ( 12), à l'avant du second palier ( 11). 3 Groupe moto-pompe selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément cylindrique creux ( 14) s'appuie radialement, côté rotor, à l'intérieur de la gaine ( 7) du moteur, et est logé au moins partiellement et fixé, avec sa partie de corps restante, dans le carter moteur ( 15). 4 Groupe moto-pompe selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité ( 17), côté arbre, sont constitués par deux bagues il d'étanchéité à lèvre élastique ( 18), disposées l'une à la suite de l'autre. Groupe moto-pompe selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second palier ( 11) est constitué par un palier du type absorbant des forces radiales et axiales, de préférence un palier à roulement entièrement fermé. 6 Groupe moto-pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif formant écran ( 13) traversé par l'arbre commun ( 9) vient s'appliquer de manière étanche contre un tronçon de diamètre réduit ( 25) de l'arbre commun ( 9). 7 Groupe moto-pompe selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tronçon d'arbre de diamètre réduit ( 25) est réalisé sur une pièce d'arbre séparée ( 26) qui est reliée au restant de l'arbre ( 9) en étant axialement alignée avec celui-ci, et qui comporte en outre une surface d'appui ( 27) pour le second palier ( 11). 8 Groupe moto-pompe selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tronçon d'arbre de diamètre réduit ( 25) est formé par un tronçon arrière de l'arbre ( 9) réduit par tournage. 9 Groupe moto-pompe selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la pièce cylindrique creuse ( 14) présente, derrière le second palier ( 11), une chambre ( 22) remplie d'une masse repoussant les liquides.