Brevet FR2861815A1 — publié le 20050506

GROUPE MOTOPOMPE A DEPLACEMENT DE L'ARBRE La présente invention est relative aux groupes motopompes à arbre vertical, utilisés notamment dans les pompes de relevage. Un groupe motopompe comprend un moteur et une pompe. Le moteur est constitué d'un rotor entouré d'un stator et solidaire d'un arbre. L'arbre est vertical pour le relevage d'effluents. Le groupe comprend aussi une pompe ayant une roue hydraulique solidaire de l'arbre. Les pompes submersibles de relevage d'effluents présentent des difficultés d'amorçage lorsqu'une grande quantité de l'air se trouve piégée dans la volute. La technologie de la roue (vortex, semi-vortex, sabot ou mono-canale) et sa position dans la volute sont déterminées pour obtenir les caractéristiques hydrauliques souhaitées et laisser un libre passage pour les effluents chargés. De ce fait, la roue se trouve, nécessairement en retrait de l'oeillard d'aspiration. Afin d'assurer une bonne mise en eau de la volute, des trous de dégazage situés à la partie supérieure du corps de pompe permettent l'évacuation de l'air lors de la première mise en service ou si une arrivée fortuite d'air se produit (par un vortex, une eau fortement aérée ou un arrêt de la pompe par détection du désamorçage). Les trous d'évacuation d'air sont durablement efficaces en eau propre mais, dans le cas d'effluents chargés en produits gras ou savonneux, ils se bouchent rapidement. En cas de désamorçage et de bouchage des évents, la pompe est incapable de se réamorcer seule, d'autant plus qu'elle ne peut réussir à fournir une pression suffisante pour soulever le clapet de refoulement et la colonne d'eau afin d'évacuer l'air par la tuyauterie de refoulement. L'invention vise un groupe motopompe à arbre vertical qui, tout en continuant à laisser libre passage pour les effluents chargés en fonctionnement normal, s'amorce sans même nécessiter d'évents de dégazage. L'invention a donc pour objet un groupe motopompe comprenant un moteur constitué d'un rotor entouré d'un stator et solidaire d'un arbre vertical et une pompe ayant une roue hydraulique solidaire de l'arbre. Suivant l'invention, il est prévu des moyens de déplacement de l'arbre parallèlement à son axe entre une position haute et une position basse. En fonctionnement normal, l'axe est en position haute et dégage bien l'oeillard d'aspiration en sorte que des effluents même volumineux et encombrants peuvent passer sans difficulté et être refoulés par la pompe. Mais lorsque la pompe est désamorcée et malgré la contre pression créée par l'air emprisonné dans la volute de la pompe, la roue hydraulique est mise en position basse si près de l'oeillard d'aspiration qu'elle se trouve dans le liquide et non plus dans l'air emprisonné. La pompe s'amorce. Les moyens de déplacement de l'arbre parallèle à son axe entre la position haute et la position basse peuvent être purement mécaniques et comprendre par exemple un disque solidaire de l'arbre et perpendiculaire à celui-ci et une fourchette à deux branches prenant le disque entre elles. En manoeuvrant la fourchette manuellement ou par un dispositif mécanique de soulèvement, on fait passer à volonté l'arbre en position haute ou en position basse. Les moyens de déplacement de l'arbre parallèlement à son axe entre la position haute et la position basse peuvent aussi être magnétiques. Ils peuvent comprendre notamment un aimant annulaire fixé autour de l'arbre et une bobine électromagnétique en regard de l'aimant. L'agencement électromagnétique peut être tel que la face de l'aimant tournée vers la bobine a une polarité contraire à celle de la face de la bobine par exemple en étant de polarité nord alors que la face de la bobine en regard est de polarité sud lorsqu'elle est excitée par du courant. La bobine se trouve au-dessus de l'aimant. En position haute, on excite la bobine de sorte que l'aimant est repoussé par elle pour obtenir la position haute. Pour passer à la position basse, il suffit de faire cesser l'excitation de la bobine par du courant électrique, l'aimant solidaire de l'arbre et de tout l'équipage constitué du rotor et de la roue revenant sous l'effet de la gravité en la position basse. On prévoit habituellement une butée de limitation du mouvement vers le bas avec un dispositif d'amortissement. Mais on peut aussi adopter un agencement dans lequel les faces en regard de l'aimant et de la bobine sont de même polarité et se repoussent lorsque la bobine est excitée, en sorte que la position basse est obtenue lorsque du courant passe par la bobine, tandis que la position haute est rétablie par un ressort de rappel ramenant l'équipage en position haute. On peut aussi bien entendu mettre l'aimant au-dessus de la 2861815 3 bobine et obtenir à nouveau les deux mouvements ascendant et descendant l'un par les forces magnétiques, l'autre par la gravité ou par un ressort. Suivant un mode de réalisation donnant un fonctionnement automatique du groupe motopompe, un détecteur de pression ou de débit est monté dans la tubulure de refoulement de la pompe et donne, lorsqu'un seuil de pression ou de débit est dépassé, un signal de mise en position haute de l'arbre, qui commande en conséquence les moyens de déplacement pour mettre l'arbre en position haute. On peut aussi prévoir un analyseur du cosinus phi du moteur donnant, lorsqu'un seuil de cosinus phi est dépassé, un signal de mise en position haute de l'arbre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un groupe motopompe suivant l'invention, et la figure 2 est une vue analogue d'une variante. Au fond d'une fosse F emplie d'effluents E, est supportée par un piètement 1 la volute 2, ayant un oeillard 3 d'aspiration, d'une pompe dont la roue 4 hydraulique est solidaire d'un arbre 5. L'arbre 5 traverse le sommet 6 de la volute par l'intermédiaire d'une garniture 7 d'étanchéité pour aller dans la carcasse 8 d'un moteur électrique comprenant, solidaire en rotation de l'arbre 5, un rotor 9 de plus grande longueur que le stator 10 fixe qui l'entoure. La longueur plus grande du rotor 9 correspond à la distance verticale dont on fera monter ou descendre la roue 4 pour l'amener d'une position haute représentée en trait plein à une position basse représentée en tiret et très proche de l'oeillard 3. Le rotor 9 reste ainsi toujours entouré du stator 10. Le stator est alimenté en énergie électrique par une ligne 11 reliée au réseau R. Un dispositif 12 d'analyse du cosinus phi du moteur est relié au stator 10. Autour de l'arbre 5, est placée une bobine 13 électromagnétique dont la face supérieure est un pôle sud. Au dessus de la bobine 13, est calé sur l'arbre 5, un aimant 14 permanent, dont la face la plus basse tournée vers la bobine 13 est la face nord. Une ligne 15 électrique de commande relie le dispositif 12 d'analyse à la bobine 13. Lorsque la fosse F est pleine d'effluents E et que par un dispositif de commande habituel, on demande à la pompe d'entrer en fonctionnement pour refouler les effluents hors de la fosse F, la roue 4 hydraulique se trouve sous l'effet de la gravité en la position basse où elle est proche de l'oeillard 3 de refoulement. La pompe s'amorce donc sans difficulté. Au bout de très peu de temps, dès que la pompe s'est amorcée et que le volume d'air emprisonné dans la volute a été refoulé, par la tubulure 16 de refoulement munie du clapet 17 anti-retour, le dispositif 12 d'analyse du cosinus phi détecte que le cosinus phi a dépassé une valeur donnée indiquant que la pompe est amorcée, il donne l'ordre par la ligne 15 que la bobine 13 soit excitée. La bobine 13 repousse l'aimant 14 qui s'élève en entraînant avec lui l'arbre 5 et tout l'équipage, à savoir le rotor 9 et la roue 4 qui prend une position haute dans laquelle même des effluents encombrants peuvent passer entre la roue 4 et la volute 2. Suivant une variante, il est prévu dans le haut de la volute 2 en position haute, un capteur 18 de pression, qui est relié par une ligne 19 de commande représentée en traits mixtes, à la bobine 13. Lorsque le capteur 18 détecte qu'une pression supérieure à une valeur donnée est atteinte, il fait en sorte par la ligne 19 que la bobine 13 soit excitée, ce qui permet de passer en position haute. Dans le mode de réalisation de la figure 2, dans lequel on utilise les mêmes numéros de référence qu'à la figure 1 pour les éléments qui sont communs, les moyens pour passer de la position basse à la position haute, sont constitués par un disque 20 calé sur l'arbre 5 et pris entre les deux branches 21 d'une fourchette en sorte qu'en poussant la fourchette par son manche 22 vers le haut ou vers le bas, on fait monter ou descendre l'arbre 5 et l'équipage qui en est solidaire. REVENDICATIONS 1. Groupe motopompe comprenant un moteur constitué d'un rotor (9) entouré d'un stator (10) et solidaire d'un arbre (5) vertical et une pompe ayant une roue (4) hydraulique solidaire de l'arbre (5), caractérisé par des moyens (13, 14) de déplacement de l'arbre (5) parallèlement à son axe entre une position haute et une position basse. 2. Groupe motopompe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un disque (20) solidaire de l'arbre (5) et perpendiculaire à celui-ci, et une fourchette à deux branches (21) prenant entre elles, le disque (20). 3. Groupe motopompe suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 que lesdits moyens comprennent un aimant (14) annulaire fixé autour de l'arbre (5) et une bobine (13) électromagnétique en regard de l'aimant (14). 4. Groupe motopompe suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par un détecteur (18) de pression ou de débit monté dans la tubulure (16) de refoulement de la pompe et donnant, lorsqu'un seuil de pression ou de débit est dépassé, un signal, de mise en position haute de l'arbre (5), commandant les moyens de déplacement. 5. Groupe motopompe suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par un dispositif (12) d'analyse du cosinus phi du moteur donnant, lorsqu'un seuil de cosinus phi est dépassé, un signal, de mise en position haute de l'arbre (5), commandant les moyens de déplacement.