Brevet FR2776342A1 — publié le 19990924

I() PomDe centrifuge à amorçage automatique La présente invention concerne une pompe centrifuge à amorçage automatique. 2) Elle concerne plus particulièrement une pompe centrifuge du type comprenant un arbre de pompe entraîné en rotation par un moteur et, monté sur ledit arbre de pompe, un corps de pompe muni d'au moins un orifice d'aspiration, un orifice de refoulement et un orifice de préremplissage de la pompe,25 ce corps de pompe étant constitué d'au moins un module interposé entre deux flasques de fermeture. Une pompe centrifuge auto-amorçante répondant à cette définition est notamment décrite dans le brevet FR-A-3(0 2.342.416 ainsi que dans le brevet US-A-5.344.285. Dans le cas de telles pompes, chaque module du corps de pompe est formé d'un élément de rotor et d'un élément de stator. L'élément de stator comprend, organisée autour d'un évidement central pour le passage d'au moins l'arbre de pompe, au moins une première chambre compartimentée dite de diffusion pour le logement de l'élément de rotor et la diffusion du fluide sortant de l'élément de rotor vers un autre module ou vers le flasque de fermeture muni de 2 l'orifice de refoulement. Cette première chambre, délimitée par une paroi périphérique continue coaxiale à l'arbre de pompe, est doublée par une deuxième paroi périphérique continue coaxiale à l'arbre de pompe et reliée à la paroi5 périphérique de la première chambre par des entretoises radiales pour former, à l'état assemblé des éléments de pompe, une chambre de préremplissage de la pompe en vue de son amorçage. 1) De telles pompes, du fait qu'elles présentent un corps de pompe modulaire constitué d'un ou d'une pluralité de module(s) généralement identique(s), offrent un grand nombre d'avantages par rapport aux pompes à corps monobloc. En effet, de telles pompes présentent un meilleur rendement1 énergétique dans de faibles vitesses spécifiques et une plus grande hauteur de refoulement. Par ailleurs, la modularité du corps de pompe permet de faire varier le nombre de modules de ce corps en fonction de la pression et/ou du débit souhaités de la pompe. Par ailleurs, de20 telles pompes à corps modulaire segmenté peuvent être aisément montées et démontées de telle sorte que leur maintenance est facilitée. Toutefois, de telles pompes à corps modulaire présentent un inconvénient. En effet, l'inconvénient majeur d'un corps modulaire est la difficulté d'obtenir une étanchéité parfaite au niveau de chaque liaison entre modules dudit corps. Généralement et comme décrit dans le brevet FR-A2.342.416, les faces périphériques frontales des modules assemblés entre eux par empilage rigide sont pourvues d'une garniture d'étanchéité compressée axialement lors d'un serrage axial desdits modules, ce serrage axial étant réalisé au moyen de tirants s'étendant entre les flasques de fermeture dudit corps de pompe. Toutefois, on constate35 que l'utilisation de tels tirants ne garantit pas une étanchéité parfaite. En effet, le niveau de serrage du tirant déterminant le niveau d'étanchéité de la liaison, l'utilisateur n'est jamais certain d'avoir suffisamment 3 serré ledit tirant et donc d'obtenir une étanchéité parfaite. Le but de la présente invention est donc de proposer une pompe centrifuge à amorçage automatique dont la compression de la garniture d'étanchéité du corps de pompe est indépendante du degré de serrage des tirants utiles pour le maintien à l'état assemblé des éléments constitutifs de la pompe entre eux.1() A cet effet, l'invention a pour objet une pompe centrifuge à amorçage automatique du type comprenant un arbre de pompe entraîné en rotation par un moteur et, monté sur ledit arbre de pompe, un corps de pompe muni d'au moins un15 orifice d'aspiration, un orifice de refoulement et un orifice de préremplissage de la pompe, ce corps de pompe étant constitué d'au moins un module interposé entre deux flasques de fermeture, chaque module du corps de pompe étant formé au moins d'un élément de rotor, tel qu'une roue à aubes ou une turbine, dont le moyeu solidaire en rotation de l'arbre de pompe gaine ce dernier et d'un élément de stator monolithique comprenant, organisée autour d'un évidement central pour le passage d'au moins l'arbre de pompe, au moins une première chambre compartimentée dite de diffusion pour le logement de l'élément de rotor et la diffusion du fluide sortant de l'élément de rotor vers un autre module ou vers le flasque de fermeture muni de l'orifice de refoulement, cette première chambre, délimitée par une paroi périphérique continue coaxiale à l'arbre de30 pompe, étant doublée par une deuxième paroi périphérique continue coaxiale à l'arbre de pompe et reliée à la paroi périphérique de la première chambre par des entretoises radiales pour former, à l'état assemblé des éléments de pompe, une chambre de préremplissage de la pompe en vue de35 son amorçage, caractérisée en ce que l'élément de stator comporte en outre au moins une troisième paroi périphérique continue coaxiale à l'arbre de pompe et reliée à ladite deuxième paroi périphérique par des entretoises radiales, 4 la face frontale d'assemblage de la deuxième paroi périphérique de l'élément de stator étant conformée pour recevoir une garniture d'étanchéité, telle qu'un joint torique, comprimée radialement lors de l'assemblage par5 emboîtement axial du module avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture. Grâce à cette configuration de la pompe centrifuge, la deuxième paroi périphérique de l'élément de stator,1 d'étanchéité est garantie. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le montage à emboîtement de la face frontale de la deuxième paroi périphérique de l'élément de stator avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture est un montage à emboîtement à recouvrement, un espace annulaire servant au logement de la garniture d'étanchéité étant ménagé dans la25 zone de recouvrement desdits éléments de pompe assemblés. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels:30 la figure 1 représente une vue d'ensemble d'une pompe conforme à l'invention; la figure 2 représente une vue de face de l'élément de stator côté chambre de logement d'un élément de rotor; la figure 3 représente une vue de face de l'élément de stator côté chambre de diffusion du fluide vers un autre module et/ou un élément de fermeture, le couvercle fermant cette chambre ayant été enlevé et la figure 4 représente une vue de face de l'élément de stator côté sortie du fluide de l'élément de stator, avec le couvercle fermant partiellement ladite chambre positionnée sur ledit élément. ) La figure 1 représente une vue d'ensemble d'une pompe définie sous la référence générale 1. Cette pompe comprend, de manière en soi connue, un arbre de pompe 2 entraîné en rotation par un moteur 3. Dans l'exemple représenté, cet arbre de pompe 2 est un arbre horizontal muni d'une15 garniture mécanique d'étanchéité 36 classique. Le moteur 3 est supporté par un piètement 13 classique. Un corps de pompe muni d'au moins un orifice d'aspiration 14, d'un orifice de refoulement 15 et d'un orifice 16 de préremplissage de la pompe est monté sur ledit arbre de pompe 2. Ce corps de pompe est constitué d'au moins un module 5 interposé entre deux flasques 4A, 4B de fermeture. Lesdits éléments du corps de pompe sont maintenus assemblés axialement au moyen de tirants (non représentés) s'étendant25 parallèlement à l'arbre de pompe 2 et reliant lesdits éléments entre eux de manière à former un assemblage rigide. Dans l'exemple représenté, les flasques de fermeture 4A, 4B, entre lesquels est interposé au moins un module 5 du corps de pompe comportent l'un représenté en 4A30 à la figure 1 un orifice d'aspiration 14 et un orifice 16 de remplissage de la pompe, l'autre représenté en 4B à la figure 1 l'orifice de refoulement 15 de ladite pompe. L'orifice d'aspiration 14 est ici ménagé axialement par rapport à l'arbre de pompe 2 tandis que l'orifice de35 refoulement 15 s'étend radialement par rapport audit arbre de pompe 2 de même que l'orifice 16 de remplissage de ladite pompe. 6 Une pluralité de modules 5 sont interposés entre lesdits flasques de fermeture 4A et 4B. Dans l'exemple représenté, la pompe est une pompe à quatre modules. Chaque module du corps de pompe est formé d'au moins un élément de rotor 175 et d'un élément de stator 5. L'élément de rotor 17 en soi connu peut être constitué par une roue à aubes ou une turbine. Cet élément de rotor 17 peut être réalisé d'une seule pièce ou par assemblage d'éléments. Le moyeu de cet élément de rotor 17 est solidaire en rotation de l'arbre de pompe 2 et gaine ce dernier. Ce gainage est rendu étanche par insertion d'un joint d'étanchéité 25 dans une gorge ménagée sur la face frontale d'extrémité dudit moyeu de manière à permettre, lors de l'assemblage par empilage sur l'arbre de pompe 2 des éléments de rotor 17, l'étanchéité15 de l'arbre de pompe 2 par rapport au fluide circulant à l'intérieur de corps de pompe. Le maintien en position de ces dits éléments de rotor 17 sur l'arbre de pompe 2 s'effectue au moyen d'un bouchon 26 fixé généralement par vissage sur l'extrémité libre dudit arbre de pompe 2.20 L'élément de stator 5 monolithique se présente quant à lui sous forme d'un flasque évidé dans sa partie centrale. L'évidement central 21 permet le positionnement de l'élément de stator 5 sur l'arbre de pompe 2 gainé par les25 moyeux desdits éléments de rotor 17. Cet élément de stator comporte, organisée autour de son évidement central 2, au moins une première chambre 6, 7 compartimentée dite de diffusion en soi connue. Cette chambre ménage deux compartiments représentés en 6 et 7 à la figure 1. Le30 premier compartiment 6 permet le logement de l'élément de rotor 17. Le second compartiment 7 permet le retour du fluide en direction de l'arbre de pompe 2 et son passage dans un autre module ou dans le flasque de fermeture muni de l'orifice de refoulement 15. Cette première chambre35 compartimentée 6, 7 est délimitée par une paroi 8 périphérique continue coaxiale à l'arbre de pompe 2. Lors du positionnement de l'élément de rotor 17 à l'intérieur de la chambre 6 dite de diffusion de l'élément de stator 5, un 7 espace est maintenu libre entre la surface circonférencielle externe de l'élément de rotor 17 et la face périphérique interne de la paroi périphérique servant à la délimitation de ladite chambre. Le fluide pénétrant à l'intérieur de l'élément de rotor 17 est chassé dans cet espace laissé libre du compartiment 6. Ce compartiment 6 communique, par l'intermédiaire de la cloison compartimentant ladite chambre en deux chambres, avec le compartiment 7 qui assure le retour du fluide et son10 expulsion vers un autre module ou vers le flasque de fermeture muni de l'orifice de refoulement 15. La conception de cette chambre de diffusion compartimentée est parfaitement classique. Des pales 27 sont ménagées dans l'espace laissé libre de la première chambre 6 pour15 augmenter la pression du fluide. Il en est de même dans la seconde chambre 7 o des pales 28 guident le fluide en direction de l'évidement central 21 de l'élément de stator 5. L'augmentation de la vitesse du fluide pompé est transformée à travers ladite chambre en augmentation de pression. Le nombre de modules du corps de pompe est donc fonction de la pression finale souhaitée. Cette chambre ne sera pas décrite plus en détail car elle est bien connue à ceux versés dans cet art. On remarque que cette première paroi périphérique 8 présente des faces frontales épaulées pour faciliter l'assemblage du module avec un autre module ou avec un flasque de fermeture. Par ailleurs, la paroi périphérique 8 continue, servant à la délimitation de cette première chambre, est doublée par une deuxième paroi 9 périphérique continue coaxiale à l'arbre de pompe 2. Cette deuxième paroi 9 est reliée à la première paroi périphérique 8 par des entretoises radiales35 18 pour former, à l'état assemblé des éléments de pompe, une chambre 22 de préremplissage de la pompe en vue de son amorçage. Pour ce faire, le flasque de fermeture 4A du corps de pompe, équipé de l'orifice d'aspiration 14, est également équipé d'un orifice 16 de préremplissage de la pompe lors de son premier usage ou après vidange de ladite pompe. Le fluide introduit par l'orifice 16 permet le remplissage de cette chambre 22.j Outre les première et deuxième parois périphériques 8 et 9, l'élément de stator 5 comporte encore une troisième paroi périphérique 10 continue, coaxiale à l'arbre de pompe 2 et reliée à la deuxième paroi périphérique 9 par des1) entretoises 19 radiales. Cette construction empêche toute déformation radiale de la deuxième paroi périphérique 9. La face frontale 11 de la deuxième paroi périphérique 9 de l'élément de stator 5, servant à l'assemblage dudit élément de stator avec un autre élément de stator ou avec l'un des15 flasques de fermeture, est conformée pour recevoir une garniture d'étanchéité 12 telle qu'un joint torique. Cette garniture 12 est comprimée radialement lors de l'assemblage par emboîtement axial du module avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture. Dans les exemples20) représentés, cette deuxième paroi périphérique 9 de l'élément de stator 5 comporte sur l'une de ses faces frontales 11 une portion d'extrémité 32 évidée circonférenciellement et sur l'autre face frontale opposée une portion d'extrémité 29 élargie circonférenciellement.25 Ces portions sont reliées entre elles par une portion intermédiaire 34 s'étendant sensiblement parallèlement à l'axe de l'arbre de pompe 2. Un épaulement circonférenciel représenté en 29A pour la portion d'extrémité 29 et en 32A pour la portion d'extrémité 32 matérialisent à chaque fois30 la liaison entre la portion intermédiaire 34 et la portion d'extrémité correspondante. La portion d'extrémité 29 ménage avec le reste de la face frontale 11 une gorge périphérique interne 30. De la même manière, la portion d'extrémité 32 ménage avec le reste de la face frontale 1135 une gorge périphérique externe 33. Par ailleurs, la portion d'extrémité 29 présente, au-delà de la gorge 30 dans le sens radial interne, un second épaulement 31 destiné à former une butée lors d'un montage à emboîtement desdits 9 modules entre eux. Du fait de la configuration des faces frontales 11 de la deuxième paroi périphérique 9 de l'élément de stator 5, le montage à emboîtement de la face frontale 11 de la deuxième paroi périphérique 9 de5 l'élément de stator 5 avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture est un montage à emboîtement à recouvrement, un espace annulaire constitué par les gorges 33 et 30 servant au logement de la garniture d'étanchéité 12. Ce logement est ménagé dans la zone de recouvrement desdits éléments de pompe assemblés. Cette zone de recouvrement est constituée par la portion d'extrémité 32 évidée circonférenciellement d'une face frontale d'un module recouverte par la portion d'extrémité 29 élargie circonférenciellement de la face frontale d'un module15 contigu. Du fait que la compression de la garniture d'étanchéité est une compression radiale et que, par ailleurs, cette deuxième paroi 9 est rendue indéformable dans le sens20 radial du fait de la présence des entretoises 18 et 19, l'étanchéité obtenue est parfaite. Pour parfaire ce montage à emboîtement, la face frontale 24 de la troisième paroi périphérique 10 de l'élément de25 stator 5 est également conformée pour un montage à emboîtement axial de cette paroi avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture lors de l'assemblage des éléments de pompe entre eux. La conformation des faces frontales pour permettre ce montage à emboîtement peut être ) quelconque. Dans les exemples représentés, ce montage à emboîtement est obtenu au moyen de gorges circonférencielles respectivement internes et externes ménagées dans les surfaces en regard des faces frontales de modules adjacents destinées à être emboîtées l'une dans35 l'autre. Il est à noter également que la troisième paroi périphérique 10 de l'élément de stator est une paroi de révolution non circulaire formant détrompeur pour assurer un positionnement prédéterminé de l'élément de stator lors 1O de son montage à emboîtement avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture. Du fait de ce montage particulier, il en résulte que les flasques de fermeture 4A, 4B comportent chacun au moins trois parois périphériques5 coaxiales à l'arbre de pompe 2, chacune des parois venant en regard d'une paroi périphérique de l'élément de stator. La face frontale de chaque paroi périphérique de flasque de fermeture est de forme identique à la face frontale de la paroi correspondante de l'élément de stator opposée à celleIo servant à l'assemblage avec ledit flasque. Grâce à cette conformation particulière, la fabrication des pièces est facilitée. Bien que chaque module, tel que défini ci- dessus, soit identique indépendamment du nombre de modules, l'élément de stator 5, correspondant au premier module à partir du flasque de fermeture 4A muni de l'orifice d'aspiration 14, est équipé d'un couvercle 23 supplémentaire fermant la chambre de diffusion 6 dudit élément de stator 5 pour20 permettre le maintien de l'élément de rotor 17 à l'intérieur de ladite chambre. Par ailleurs, pour des raisons de simplicité de fabrication, le flasque de fermeture 4A, muni de l'orifice25 d'aspiration 14 et de l'orifice de préremplissage de la pompe 16, est réalisé en deux parties. Enfin, comme il a été précisé ci-dessus, les éléments constitutifs du corps de pompe sont maintenus assemblés au30) moyen de tirants. Pour ce faire, au moins une partie des entretoises 19 entre deuxième 9 et troisième 10 parois périphériques de l'élément de stator 5 incorporent un élément tubulaire creux 20 s'étendant parallèlement à l'arbre 2 de pompe. Cet élément tubulaire 20 reçoit à coulissement un tirant s'étendant depuis l'un des flasques de fermeture jusqu'à l'autre flasque de fermeture de manière à assurer un serrage axial des éléments de pompe entre eux. l! L'espace laissé libre entre deuxième et troisième parois périphériques de l'élément de stator 5 est un espace exempt de fluide. Cet espace permet de masquer les tirants et5 d'obtenir un corps de pompe à surface externe régulière. Le fonctionnement d'une telle pompe est identique aux pompes centrifuges classiques: l'eau aspirée à travers l'orifice d'aspiration 14 circule à travers l'élément de10 rotor 17 avant de pénétrer dans la chambre de diffusion puis la chambre de retour du fluide du stator o elle est dirigée vers l'élément de rotor d'un autre module. Après sortie du dernier module, le fluide est évacué à travers l'orifice de refoulement 15. Au moment de la mise en15 fonctionnement de la pompe ou après vidange de cette dernière, la pompe doit être amorcée. Cet amorçage s'effectue par remplissage de la pompe au moyen d'un fluide introduit dans la pompe à travers l'orifice de remplissage 16. Un clapet automatique 35 en soi connu, ménagé dans le flasque de fermeture 4A muni de l'orifice d'aspiration 14 de la pompe, se ferme progressivement en aspirant l'air contenu dans la canalisation d'aspiration. Lorsque la canalisation d'aspiration est pleine, le clapet se ferme, l'amorçage est réalisé et la pompe peut commencer à25 fonctionner suivant ses caractéristiques. 12 REVENDICATIONS 1. Pompe centrifuge à amorçage automatique du type comprenant un arbre de pompe (2) entraîné en rotation par un moteur et, monté sur ledit arbre de pompe (2), un corps de pompe muni d'au moins un orifice d'aspiration (14), un orifice de refoulement (15) et un orifice (16) de préremplissage de la pompe, ce corps de pompe étant constitué d'au moins un module (5) interposé entre deux10 l'assemblage par emboîtement axial du module avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture. 2. Pompe centrifuge selon la revendication 1, caractérisée en ce que le montage à emboîtement de la face frontale (11) de la deuxième paroi périphérique (9) de5 l'élément de stator (5) avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture est un montage à emboîtement à recouvrement, un espace annulaire servant au logement de la garniture d'étanchéité (12) étant ménagé dans la zone de recouvrement desdits éléments de pompe assemblés.) 3. Pompe centrifuge selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la face frontale (24) de la troisième paroi périphérique (10) de l'élément de stator (5) est conformée pour un montage à emboîtement axial de cette paroi avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture lors de l'assemblage des éléments de pompe entre eux. 4. Pompe centrifuge selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au moins une partie des entretoises (19) entre deuxième (9) et troisième (10) parois périphériques de l'élément de stator (5) incorpore un élément tubulaire creux (20) s'étendant parallèlement à l'arbre (2) de pompe, cet élément tubulaire (20) recevant à coulissement un tirant s'étendant depuis l'un des flasques de fermeture jusqu'à l'autre flasque de fermeture de manière à assurer un serrage axial des éléments de pompe entre eux. 5. Pompe centrifuge selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la troisième paroi périphérique (10) de l'élément de stator est une paroi de révolution non circulaire formant détrompeur pour assurer un positionnement prédéterminé de l'élément de stator lors de35 son montage à emboîtement avec un module adjacent et/ou un flasque de fermeture. 6. Pompe centrifuge selon l'une des revendications 1 à 5, 14 caractérisée en ce que les flasques de fermeture (4A, 4B) entre lesquels est interposé au moins un module (5) du corps de pompe comportent l'un (4A) un orifice d'aspiration (14) et un orifice (16) de remplissage de la pompe, l'autre (4B) l'orifice de refoulement (15). 7. Pompe centrifuge selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément de stator (5) correspondant au premier module à partir du flasque de10) fermeture (4A) muni de l'orifice d'aspiration (14) est équipé d'un couvercle (23) supplémentaire fermant la chambre de diffusion (6) dudit élément de stator (5) pour permettre le maintien de l'élément de rotor (17) à l'intérieur de ladite chambre.15 8. Pompe centrifuge selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les flasques de fermeture (4A, 4B) comportent chacun au moins trois parois périphériques coaxiales à l'arbre de pompe (2), chacune des parois venant20 en regard d'une paroi périphérique de l'élément de stator, la face frontale de chaque paroi périphérique de flasque de fermeture étant de forme identique à la face frontale de la paroi correspondante de l'élément de stator opposée à celle servant à l'assemblage avec ledit flasque.