Brevet FR2687740A1 — publié le 19930827

Pompe à accouplement magnétique, en particulier pour le transport de fluides agressifs et polluants La présente invention porte sur une pompe à accouplement magnétique en particulier pour le transport de fluides agressifs et polluants, comportant une roue qui fait partie d'un ensemble tournant constitué essentiellement de cette roue, d'un arbre et d'un rotor intérieur, le rotor intérieur étant entouré d'un rotor extérieur, sur le rotor intérieur et le rotor extérieur étant montés des éléments magnétiques placés dans un plan transversal commun, le rotor intérieur étant enfermé par un pot interstitiel dont la paroi périphérique s'étend dans l'interstice annulaire entre le rotor intérieur et le rotor extérieur, et le rotor extérieur étant entouré d'une paroi d'appui ou de corps. Le principal but d'une pompe à accouplement magnétique est de fermer hermétiquement l'espace de refoulement de celle-ci pour que le fluide refoulé, dans la plupart des cas un fluide agressif et polluant, ne puisse pas sortir L'entraînement est assuré au moyen de l'accouplement magnétique à travers l'enveloppe hermétique, qui est formé par un pot interstitiel dont la paroi périphérique cylindrique creuse s'étend dans l'interstice entre les éléments magnétiques se trouvant sur un rotor extérieur et un rotor intérieur. Dans une pompe à accouplement magnétique courante, l'étanchéité précitée est menacée lorsque le palier portant le rotor extérieur s'use et qu'il se crée pour le rotor extérieur un jeu radial de grandeur telle que les éléments magnétiques de celui-ci placés sur sa face latérale intérieure viennent en contact avec le pot interstitiel, de sorte que celui-ci se fend et que le -2 - fluide peut sortir de l'enveloppe Pour supprimer ce défaut, on a déjà construit des pompes à accouplement magnétique dans lesquelles l'interstice libre entre le rotor extérieur et le pot interstitiel est plus grand qu'un interstice situé entre le rotor extérieur et un corps l'entourant Avec cet agencement, en cas d'endommagement du palier, le rotor extérieur ne peut pas venir en contact avec le pot interstitiel, car il est, du côté extérieur, limité radialement par la paroi de corps et il ne peut donc pas se produire de nutations nuisibles. Un autre problème rencontré avec une pompe à accouplement magnétique est que beaucoup de liquides et/ou de gaz à transporter sont non seulement agressifs et polluants, mais aussi, ou seulement, inflammables ou explosibles Avec une pompe à accouplement magnétique, il existe donc un danger d'incendie ou d'explosion à deux égards, d'une part si des gaz ou liquides inflammables pénètrent de l'extérieur dans le corps, d'autre part si, dans un cas d'incident précité, un fluide inflammable sort de la chambre de pompe. Lorsque le rotor extérieur vient en contact avec le pot interstitiel ou avec le corps, il se produit des étincelles de frottement, de choc ou d'abrasion qui enflamment un fluide inflammable. Le problème à la base de l'invention était d'aménager une pompe à accouplement magnétique du type indiqué au début de façon à éviter une inflammation dans le corps de celle-ci. Ce problème est résolu par le fait qu'une, ou les deux, des parties de surface en regard du rotor extérieur et de la paroi d'appui d'une part et/ou du rotor extérieur -3 - et du pot interstitiel d'autre part qui peuvent venir en contact l'une avec l'autre en cas de défaut est, ou sont, en matière anti-étincelles Des caractéristiques complémentaires avantageuses de l'invention apparaîtront par la suite. Dans la pompe à accouplement magnétique de l'invention, une, ou les deux, des parties de surface situées entre d'une part le rotor extérieur et/ou d'autre part le corps et/ou le rotor intérieur qui peuvent venir en contact l'une avec l'autre est, ou sont, en matière anti-étincelles, de sorte que lorsqu'en raison d'un endommagement, par exemple d'un endommagement précité du palier, le rotor extérieur, pendant la marche, vient en contact avec le corps ou avec le rotor intérieur, il ne se produit pas d'étincelles, ou la production d'étincelles ou l'échauffement partiel est très réduit(e) Cette protection anti- explosion vaut non seulement dans le cas o un fluide inflammable sort de l'espace de pompe dans l'espace de corps, mais aussi dans le cas o un fluide inflammable entre de l'extérieur dans l'espace de corps. Comme complément de l'invention, il est donc aussi avantageux de prévoir pour l'arbre moteur un joint d'arbre ou joint secondaire qui empêche un fluide de pénétrer de l'extérieur dans le corps de la pompe Il est préférable d'utiliser un joint d'arbre qui assure l'étanchéité dans les deux sens de passage, c'est-à-dire empêche aussi le passage d'un fluide de l'intérieur vers l'extérieur, par exemple en cas de fuite du pot interstitiel. D'autres caractéristiques avantageuses contribuent à la résolution du problème et conduisent à une construction simple et réalisable économiquement et qui se monte et se démonte facilement et rapidement. Comme matière anti-étincelles conviennent les matières qui produisent peu de frottement en rencontrant un objet en mouvement, de préférence le bronze, de préférence au béryllium, le cuivre et le laiton Il est avantageux d'apparier ces matières différemment sur les deux parties qui viennent en contact l'une avec l'autre. Comme matière d'appariement convient aussi la fonte grise ou l'acier, de préférence pour le corps. On connaît bien des joints d'arbre convenant comme joint secondaire, mais ces joints connus ont pour fonction d'empêcher le passage d'un fluide de l'intérieur vers l'extérieur. L'invention et d'autres avantages qu'elle peut procurer sont expliqués en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation préféré et d'un dessin. La figure est une coupe axiale d'une pompe à accouplement magnétique selon l'invention en particulier pour liquides. Les parties principales de la pompe sont un corps 1 constitué de deux parties la, lb qui sont placées l'une contre l'autre axialement Dans la partie de corps de la se trouve une chambre de pompe 2 dans laquelle une roue 3 est montée tournante sur un arbre de pompe coaxial 4. La partie de corps la présente un orifice axial d'entrée de fluide 5 et un orifice radial ou tangentiel de sortie 6 dans le plan de rotation de la roue 3, laquelle présente un canal axial d'aspiratiopn 7 faisant suite à l'orifice d'entrée 5 et à partir duquel s'étendent radialement plusieurs canaux de refoulement 8 ou une -5- fente de refoulement La partie de corps lb est bridée au côté de la partie de corps la opposé à l'orifice d'entrée 5 La partie de corps lb est un corps en forme de pot dont le bord libre 9 est placé contre la partie de corps la Sur l'arbre de pompe 4, qui va de la roue 3 à la partie de corps lb et entre dans celle-ci, est fixé au moyen d'éléments d'appui en forme de disque 11, 12 un pot interstitiel 13 qui entoure en forme de pot l'extrémité de l'arbre de pompe 4 opposée à la roue et dont le bord 14 est joint de manière étanche à un corps annulaire 15 monté entre les parties de corps la, lb Ce pot interstitiel forme, éventuellement avec des éléments rapportés, une masse d'inertie. L'arbre de pompe 4, la roue 3, les éléments d'appui 11, 12 et le pot interstitiel 13 forment un élément monté tournant dans le corps 1, ou un rotor intérieur 10 Cet ensemble peut être composé de deux ou trois éléments et être d'une seule pièce ou en deux, trois ou plus de trois parties Cet élément est de longueur telle que le pot interstitiel 13 entre sur une grande partie de sa longueur dans la partie de corps en forme de pot lb La paroi frontale 16 opposée à la partie de corps la de la partie de corps en forme de pot lb supporte un arbre moteur 17 la traversant sur l'extrémité intérieure duquel est fixé un rotor extérieur 18 dont la paroi cylindrique creuse 19 entoure le pot interstitiel 13. Sur le bord libre ou à proximité de celui-ci sont fixés sur la face latérale intérieure du rotor extérieur 18, répartis sur le pourtour, des éléments magnétiques 22 a qui coopèrent avec des éléments magnétiques 22 b de polarité contraire qui sont placés sur le pourtour de l'élément d'appui 11, placé dans le même plan transversal, ou encastrés dans celui-ci La distance radiale entre les éléments magnétiques 22 a, 22 b est -6- telle qu'entre ces derniers et le pot interstitiel 13 s'étendant entre eux existent des interstices Si, 52. Sur la face extérieure 23 de la paroi cylindrique creuse 19 du rotor extérieur 18 est fixée, à proximité de son bord libre ou à fleur de celui-ci, une bague cylindrique creuse 24 en matière anti-étincelles qui peut être soit encastrée dans la paroi 19 de façon à être à fleur de celle-ci, soit placée sur celle-ci Entre la face extérieure de la bague 24 et la face intérieure opposée radialement de la paroi 25, ici cylindrique creuse, de la partie de corps lb est prévu un interstice 53 qui est plus petit que les interstices Sl et 52. De préférence, en face de la bague 24 se trouve une épaule intérieure 26 de la paroi de corps 25, de sorte que la partie restante de cette paroi 25 est une plus grande distance radiale du rotor extérieur 18. Dans le présent exemple de réalisation, l'arbre moteur 17 est monté dans un coussinet 27 qui est vissé à la paroi frontale 16 et traverse celle- ci dans un trou Le palier, désigné par le repère 28, de l'arbre moteur présente deux roulement 29 espacés axialement entre lesquels est placé un joint d'arbre 31 qui forme un joint secondaire Ce joint d'arbre 31 assure l'étanchéité du corps 1 vers l'intérieur et vers l'extérieur Il est prévu pour cela deux joints annulaires 32 a, 32 b, de préférence radiaux ou à lèvre, qui présentent également entre eux un intervalle qui forme une chambre à graisse 33 De préférence, les deux joints annulaires 32 a, 32 b forment avec une bague intérieure 34 et une bague extérieure 35 les recevant un bloc d'étanchéité L'étanchéité est réalisée entre les bagues intérieure 34 et extérieure 35 et, respectivement, l'arbre moteur 17 et le palier 27, de -7 - préférence au moyen de joints annulaires radiaux Il peut s'agir de joints toriques 34 a, 35 a placés dans des gorges faites de préférence dans la face intérieure de la bague intérieure 34 et la face extérieure de la bague extérieure 35 La cavité 30 de la partie de corps lb est ainsi rendue étanche au moyen du joint d'arbre 31 et du pot interstitiel 13. Pour la protection du roulement extérieur 29, dans un chapeau de palier 27 a peut être monté un joint annulaire 36 qui coopère avec l'arbre moteur 17 Il s'agit d'un joint annulaire radial courant. Lorsqu'en raison d'un endommagement de la pompe à accouplement magnétique, par exemple d'une usure du palier 28, le rotor extérieur entraîné 18 prend du jeu radial, la plus petite largeur d'interstice 53 empêche que les éléments magnétiques 22 a puissent venir en contact avec le pot interstitiel 13 et endommager ou fendre celui-ci, ce qui supprimerait la fermeture hermétique de la chambre de pompe 2 et permettrait l'entrée du fluide dans la cavité 36 En cas de tel endommagement, une inflammation dans le corps 1 est impossible, car la bague 24 est en matière anti- étincelles, et par conséquent, il ne se produit pas d'étincelles lors du frottement du rotor extérieur 18 contre la paroi de corps 25 Cela crée une protection anti-étincelles au frottement du pot interstitiel avantageuse En outre, le joint d'arbre 31 empêche la sortie du fluide transporté de la cavité 36 dans l'atmosphère. La protection anti-étincelles au frottement du pot interstitiel est aussi efficace lorsque la pompe à accouplement magnétique se trouve dans un lieu à danger d'explosion et si en raison d'un défaut du joint d'arbre -8 - 31, un agent inflammable (gaz, liquide) pénétrait dans la cavité 30 S'il apparaît en même temps un dommage du genre indiqué ci- dessus (endommagement du palier), il ne produit pas non plus d'inflammation dans la cavité 30, car dans ce cas aussi, il ne se produit pas d'étincelles lors du frottement du rotor extérieur 18 contre la paroi de corps 25. La pompe à accouplement magnétique 1 décrite précédemment est revêtue de matière plastique dans la zone de sa chambre 2 et des espaces ouverts vers celle- ci, pour la protection des parois de ces espaces contre la corrosion. -9 - REVENDICATIONS 1 Pompe à accouplement magnétique, en particulier pour le transport de fluides agressifs et polluants, comportant une roue ( 3) qui fait partie d'un ensemble tournant constitué essentiellement de cette roue ( 3), d'un arbre ( 4) et d'un rotor intérieur ( 10), le rotor intérieur ( 10) étant entouré d'un rotor extérieur ( 18), sur le rotor intérieur ( 10) et le rotor extérieur ( 18) étant montés des éléments magnétiques ( 22 a, 22 b) placés dans un plan transversal commun, le rotor intérieur ( 10) étant enfermé par un pot interstitiel ( 13) dont la paroi périphérique s'étend dans l'interstice annulaire entre le rotor intérieur ( 10) et le rotor extérieur ( 18), et le rotor extérieur ( 18) étant entouré d'une paroi d'appui ou de corps ( 25), caractérisée par le fait qu'une, ou les deux, des parties de surface en regard du rotor extérieur ( 18) et de la paroi d'appui ( 25) d'une part et/ou du rotor extérieur ( 18) et du pot interstitiel ( 13) d'autre part qui peuvent venir en contact l'une avec l'autre en cas de défaut est, ou sont, en matière anti-étincelles. 2 Pompe à accouplement magnétique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la matière anti-étincelles est placée sur la face latérale extérieure ( 23) du rotor extérieur ( 18), de préférence à fleur ou à proximité du bord libre de celui-ci. 3 Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la matière anti- étincelles est placée dans la zone du plan transversal des éléments magnétiques ( 22 a, 22 b). -10- 4 Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la matière anti- étincelles est encastrée dans la partie de surface qui la porte, de préférence dans une rainure. Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'en face de la matière anti-étincelles est prévue une épaule ( 26). 6 Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la matière anti- étincelles est formée par une bague en particulier cylindrique creuse rapportée ( 24). 7 Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'un arbre moteur ( 17) joint au rotor extérieur ( 18) traverse une paroi de corps ( 16) et est monté sur celle- ci, et que le palier ( 28) est rendu étanche par un dispositif d'étanchéité secondaire contre le passage de fluide de l'extérieur à l'intérieur et/ou de l'intérieur à l'extérieur. 8 Pompe à accouplement magnétique selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le dispositif d'étanchéité secondaire est formé par un joint annulaire, en particulier un joint annulaire radial ( 32 a, 32 b) ou un joint annulaire à lèvre. 9 Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'il est prévu deux joints -11- annulaires ( 32 a, 32 b) espacés et/ou enfermant entre eux une chambre à graisse ( 33). c Pompe à accouplement magnétique selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les joints annulaires ( 32 a, 32 b) sont placés entre des bagues intérieure et extérieure communes ( 34, 35) et forment un ensemble avec celles-ci. 11 Pompe à accouplement magnétique selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée par le fait que l'étanchéité est réalisée entre les bagues intérieure et extérieure ( 34, 35) et respectivement l'arbre moteur ( 17) et le support de palier ( 27), de préférence au moyen de joints annulaires radiaux. 12 Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la matière anti- étincelles est en bronze, de préférence au béryllium, ou en cuivre ou en laiton. 13 Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les matières anti- étincelles des parties venant en contact l'une avec l'autre sont des matières différentes. 14 Pompe à accouplement magnétique selon la revendication 13, caractérisée par le fait que la matière de l'autre partie, en particulier la matière de la paroi de corps (lb), est de la fonte grise ou de l'acier. 15 Pompe à accouplement magnétique selon une ou plusieurs des revendications précédentes, -12- caractérisée par le fait qu'entre le rotor extérieur ( 13), en particulier entre la matière anti- étincelles placée sur celui-ci, et la paroi d'appui ou de corps ( 25) existe un interstice radial ( 53) qui est plus petit que l'interstice radial (Si) existant entre le rotor extérieur ( 18) et le rotor intérieur ( 10).