Brevet FR2879265A1 — publié le 20060616

DIFFUSEUR DE POMPE MULTICELLULAIRE ET SON PROCEDE D'ASSEMBLAGE La présente invention concerne le domaine des pompes multicellulaires. Plus particulièrement, l'invention propose un diffuseur pour pompe multicellulaire, un procédé d'assemblage de celui-ci, ainsi qu'une pompe multicellulaire comprenant au moins un tel diffuseur. Une pompe multicellulaire est constituée par la mise en cascade de plusieurs pompes centrifuges monocellulaires c'est-à-dire comprenant chacune une roue unique mues par un arbre commun unique. Dans la suite, nous désignerons chaque pompe monocellulaire par cellule. Chaque cellule comprend un diffuseur fixe au contraire de sa roue qui est mue en rotation par l'arbre commun. Le diffuseur a pour fonction de diriger le liquide accéléré par la roue de cette cellule vers la cellule suivante. Au minimum, un diffuseur comprend plusieurs aubes 1 agencées entre une enveloppe extérieure 2 et un flasque intérieur 3 comme illustré sur la figure 1. Le flasque 3 comprend un passage axial non représenté pour le passage de l'arbre commun d'entraînement des roues des cellules. Le diffuseur comprend ainsi plusieurs couloirs de guidage du liquide définis entre les aubes consécutives s'étendant entre l'enveloppe extérieure 2 et le flasque intérieur 3. Ainsi, le liquide accéléré par la roue R représentée en pointillée - de la cellule est guidée vers sa sortie du côté supérieur du diffuseur. En raison de la pression appliquée dans le diffuseur, plus particulièrement sur les aubes, les différents éléments du diffuseur sont préférentiellement réalisés par découpage et emboutissage dans des tôles fines et soudage pour former un ensemble monobloc. Cependant, le recours au soudage a pour effet de fragiliser l'assemblage des éléments du diffuseur car les caractéristiques mécaniques du matériau de base des tôles tel que l'acier inoxydable sont altérés au niveau des zones de transition des soudures et l'assemblage est soumis à diverses contraintes, notamment la fatigue mécanique liée aux vibrations engendrées par la pompe et différents types de corrosion tels que la corrosion par piqûre, la corrosion sous contrainte et la corrosion locale au niveau des soudures. Le phénomène de corrosion est particulièrement aigu dans le cas des aciers inoxydables qui sont très sensibles à la fissuration sous contrainte dans les zones altérées au niveau des transitions des soudures. Le problème peut être accru par les caractéristiques du liquide pompé, que ce soit sa composition ou sa température. Le choix des matériaux en fonction de leurs caractéristiques et l'application de traitement externe tel qu'une passivation sont des mesures couramment prises pour réduire les risques d'apparition de certains types de corrosion. Néanmoins, ces mesures sont insuffisantes pour améliorer la résistance à la fatigue mécanique et empêcher la corrosion sous contrainte. Pour cela, on soude les aubes sur l'enveloppe extérieure et sur le flasque intérieure en de nombreux points, ce qui conduit cependant à augmenter le risque de corrosion liée aux soudures. Par conséquent, l'invention a pour but de proposer une technologie permettant de pallier au moins partiellement les inconvénients de l'art antérieur. A cette fin, la présente invention propose un diffuseur de pompe, comprenant: - plusieurs aubes en tôle présentant des saillies sur leur contour; - un flasque intérieur; et - une enveloppe extérieure; dans lequel les aubes sont montées entre le flasque et l'enveloppe sans aucune soudure entre les aubes et le flasque d'une part et entre les aubes et l'enveloppe d'autre part, les aubes étant maintenues entre le flasque et l'enveloppe à l'aide desdites saillies des aubes engagées dans des encoches réalisées dans l'un au moins parmi le flasque et l'enveloppe. Suivant des modes de réalisation préférés, l'invention comprend une ou 20 plusieurs des caractéristiques suivantes: - les saillies des aubes sont engagées dans des encoches réalisées dans le flasque et dans l'enveloppe ou alternativement, les saillies des aubes sont engagées uniquement dans des encoches réalisées dans le flasque; - les aubes sont montées à cheval sur le bord du flasque; - les aubes ont une forme recourbée évoluant sensiblement en portion d'hélice; - les aubes sont maintenues élastiquement sur le flasque par l'effet combiné des saillies engagées dans les encoches et le montage à cheval des aubes sur le bord du flasque; - les aubes sont logées dans des gorges respectives ménagées dans la surface du 30 flasque; - l'enveloppe comprend deux parties solidarisées entre elles et enserrant les aubes; - l'enveloppe comprend: deux parties internes enserrant les aubes et présentant chacune une collerette périphérique; et deux parties externes entourant les deux parties internes et pressant lesdites collerettes périphériques l'une contre l'autre, les deux parties externes étant solidarisées entre elles; - les deux parties externes sont solidarisées entre elles par au moins un cordon de soudure au niveau desdites collerettes périphériques. - les deux parties internes et les deux parties externes sont coaxiales avec le flasque. Par ailleurs, l'invention propose aussi une pompe centrifuge comprenant au moins un diffuseur selon l'invention. Enfin, l'invention propose un procédé de fabrication d'un diffuseur de pompe, comprenant les étapes de: - fourniture de plusieurs aubes en tôle présentant des saillies sur leur contour; - fourniture d'un flasque intérieur et d'une enveloppe extérieure avec au moins le flasque intérieur présentant des encoches destinées à coopérer avec des saillies des aubes; - montage sans soudage des aubes à cheval sur le bord du flasque avec engagement de saillies des aubes dans les encoches du flasque pour procurer un serrage élastique des aubes sur le flasque; et - mise en place et solidarisation de l'enveloppe autour des aubes sans soudage 15 entre l'enveloppe et les aubes. Suivant des modes de réalisation préférés, le procédé selon l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - l'enveloppe présente des encoches et l'étape de mise en place et de solidarisation de l'enveloppe autour des aubes comprend l'engagement de saillies des 20 aubes dans les encoches de l'enveloppe; - l'enveloppe comprend au moins une partie supérieure et une partie inférieure, l'étape de mise en place de l'enveloppe sur les aubes comprenant: le positionnement de la partie supérieure et de la partie inférieure contre les aubes depuis deux côtés opposés des aubes; et la solidarisation de la partie supérieure avec la partie inférieure; - l'enveloppe comprend une partie externe supérieure, une partie externe inférieure, une partie interne supérieure présentant une collerette périphérique (6a) et une partie interne inférieure présentant une collerette périphérique, l'étape de mise en place de l'enveloppe sur les aubes comprenant: le positionnement de la partie interne supérieure et de la partie interne inférieure contre les aubes avec application des collerettes périphériques l'une contre l'autre depuis deux côtés opposés des aubes; le positionnement de la partie externe supérieure autour de la partie interne supérieure et de la partie externe inférieure autour de la partie interne inférieure avec pressage des collerettes périphériques l'une contre l'autre par la partie externe supérieure et la partie externe inférieure; et la solidarisation des deux parties externes entre elles; - la solidarisation des deux parties externes entre elles est effectuée par soudage des deux parties externes entre elles en englobant les collerettes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence au dessin annexé. La figure 1 illustre schématiquement une section verticale à travers un diffuseur d'une cellule d'une pompe centrifuge multicellulaire. La figure 2 illustre schématiquement une section verticale à travers un diffuseur selon l'invention. La figure 3 représente pour un diffuseur du type de la figure 2, une vue en perspective des aubes montées sur le flasque intérieur montré en transparence par commodité pour le lecteur, mais sans l'enveloppe extérieure. La figure 4 représente le diffuseur de la figure 3 comprenant en outre les parties internes de l'enveloppe à travers lesquelles ont été rendues visibles par transparence les aubes du diffuseur pour la commodité du lecteur, les parties externes de l'enveloppe n'étant pas représentées. La figure 5 représente une vue partielle de dessus du flasque intérieur d'un diffuseur selon l'invention montrant une gorge pour recevoir le bord intérieur d'une aube. Le diffuseur selon l'invention comprend plusieurs aubes en tôle présentant des saillies sur leur contour. Les aubes sont montées entre le flasque intérieur et l'enveloppe extérieure avec les saillies des aubes engagées dans des encoches réalisées dans le flasque et/ou l'enveloppe. La coopération des saillies et des encoches a pour effet de maintenir en position les aubes entre le flasque intérieur et l'enveloppe.Les saillies et encoches sont dimensionnées et positionnées pour fournir une robustesse suffisante à l'assemblage sans qu'il soit utile de recourir à une soudure quelconque entre les aubes et le flaque et entre les aubes et l'enveloppe. Ainsi, tout risque de corrosion liée aux soudures entre aubes est évité. Les figures 2 à 5 illustrent un mode de réalisation préféré d'un diffuseur selon l'invention dans lequel aucune soudure n'est requise entre les aubes 1 et le flasque intérieur 3 d'une part et l'enveloppe 2 d'autre part. Le flasque 3 a une forme de révolution autour d'un axe qui est commun avec celui du trou de passage 4 pour l'arbre d'entraînement commun des roues des différentes cellules de la pompe. Une bague 5 de guidage de cet arbre est rapportée sur le flasque 3 par soudage, le risque de corrosion étant limité à cet endroit car seul du liquide de fuite accède à cet endroit. En variante, la bague de guidage 5 peut être réalisée monobloc avec le flasque 3 par emboutissage et usinage de celui-ci. Comme illustré sur la figure 2, en section axiale, le flasque 3 présente une forme courbe s'éloignant de l'axe et recourbée vers l'axe à son extrémité radiale. Les aubes 1 sont réalisées en tôle fine. Elles présentent une forme recourbée et leur bord intérieur épouse la forme courbe du flasque 3. En particulier, les aubes 1 sont à cheval sur le bord périphérique du flasque 3. L'enveloppe 2 est réalisée en quatre parties: une partie interne supérieure 2a, une partie interne inférieure 2b, une partie externe supérieure 2c et une partie externe inférieure 2d. Les parties internes 2a et 2b enserrent les aubes 1 et présentent en section axiale une forme recourbée correspondante à celle du bord extérieur des aubes 1. Elles présentent chacune une collerette référencée 6a et 6b respectivement. Les parties externes 2c et 2d sont des troncs de cylindre qui enserrent entre elles les collerettes 6a et 6b pour maintenir ensemble les parties internes 2a et 2b. Les aubes 3 ont une forme sensiblement hélicoïdale pour optimiser le guidage du liquide accéléré par la roue de la cellule disposée au niveau du flasque. Le sens d'écoulement du liquide entre les aubes est indiqué par la flèche 7 correspondant à l'entrée et la flèche 8 correspondant à la sortie du diffuseur. Chaque aube 1 présente deux saillies 9 sur son bord intérieur et une saillie 10 sur son bord extérieur. Ces saillies sont réalisées d'un seul tenant avec l'aube par découpage de tôle. Les saillies 9 coopèrent avec des encoches correspondantes réalisées dans la partie supérieure du flaque 3 et les saillies 10 coopèrent avec des encoches réalisées dans la partie interne de l'enveloppe 2, en l'occurrence la partie interne inférieure 2b. Le nombre de saillies 9, 10 par aube 1 peut être variée. Il est avantageux de les répartir en des points distants sur la longueur de chaque aube 1, afin de l'ancrer solidement. Ainsi, les aubes 1 sont efficacement maintenues malgré les pressions élevées que peuvent exercées le liquide pompé. Comme déjà indiqué, les parties internes 2a et 2b enserrent les aubes 1 et présentent en section axiale une forme recourbée correspondante à celle du bord extérieur des aubes 1. De la sorte, les parties internes 2a, 2b de l'enveloppe 2 peuvent servir d'appui au bord extérieur des aubes 1, ce qui contribue à maintenir en position les aubes et à les supporter en complément de la coopération des saillies 10 avec les encoches de l'enveloppe 2. Il peut même être prévu des saillies que sur le bord intérieur de chaque aube 1 qui pénètrent donc des encoches du flasque 3. Autrement dit, les saillies 10 peuvent être omises. En effet, la forme recourbée et hélicoïdale des aubes 1 combinée avec la coopération des saillies 9 avec les encoches du flasque 3 ainsi que l'enserrement des aubes par l'enveloppe 2 peuvent suffire à assurer un assemblage suffisamment robuste. Des gorges peuvent être ménagées dans la surface du flasque 3 chacune logeant le bord d'une aube 1 correspondante. La figure 5 représente une seule gorge 12 avec les encoches 11 destinées à coopérer avec les saillies 9 de l'aube 1. Elles permettent d'améliorer la résistance de l'assemblage ainsi que l'étanchéité entre les aubes 1 et le flasque 3. De plus, elles facilitent le positionnement des aubes 1 sur le flasque 3 lors du montage. Ces gorges peuvent être réalisées sur toute la longueur de contact des aubes correspondantes avec le flasque 3. Mais elles peuvent être moins longue. Il est particulièrement avantageux qu'elles soient situées aux endroits du flasque 3 où les aubes tendent à se positionner incorrectement en créant des jours entre l'aube et le flasque. C'est notamment le cas aux endroits où les aubes se couchent vers la surface du flasque 3 dans la région vers le bord extérieur de ce dernier. Dans notre exemple, les aubes 1, les parties internes 2a et 2b de l'enveloppe 2 et le flasque 3 sont réalisés en tôle d'épaisseur 1 mm et les parties externes 2c et 2d de l'enveloppe 2 sont réalisées en tôle d'épaisseur 2 mm. Ces différents éléments peuvent être classiquement réalisés par découpage et emboutissage de tôles. Les saillies ont une longueur de 2 à 3 mm et une hauteur de 3 à 4 mm. La longueur des encoches dans le flasque 3 et dans l'enveloppe 2 est choisie en correspondance avec un jeu de quelques dixièmes de millimètres. La largeur des encoches correspond à l'épaisseur de la tôle des aubes également avec un léger jeu. L'assemblage d'un tel diffuseur peut être réalisé comme suit. On place les aubes 1 sur le flasque 3 dans leur position définitive en plaçant les saillies dans les encoches correspondantes du flasque 3. Les aubes 1 sont montées avec un léger serrage sur le flasque 3 du fait qu'elles sont placées à cheval sur le bord du flasque 3 ainsi qu'en raison de leur élasticité. On coiffe alors les aubes 1 avec la partie interne supérieure 2a de l'enveloppe 2, puis on retourne l'ensemble. Ensuite, on coiffe les aubes 1 avec la partie interne inférieure 2b de l'enveloppe 2 en engageant les saillies 10 dans les encoches correspondantes de la partie interne inférieure 2b. La coopération entre les encoches de la partie interne inférieure 2b et les saillies 10 des aubes 1 peut être telle qu'elle procure un effet de clipsage maintenant la partie interne inférieure 2b en place sur les aubes 1. A ce stade sont mises en place les parties externes inférieures 2d et supérieure 2c de l'enveloppe 2 de façon à serrer ensemble les collerettes 6a et 6b des parties internes 2a et 2b de l'enveloppe 2. Le diffuseur peut être provisoirement maintenu ensemble grâce à deux galettes placées de part et d'autre de l'enveloppe 2 et une tige filetée - traversant le diffuseur par le trou de passage pour l'arbre commun d'entraînement des roues qui pressent les deux galettes sur les parties extérieures 2c et 2d de l'enveloppe 2. Les parties externes 2c et 2d de l'enveloppe 2 sont alors définitivement solidarisées ensemble par exemple par un cordon de soudure sur toute leur circonférence au niveau des collerettes 6a et 6b. Le fait que les parties internes 2a, 2b de l'enveloppe présentent les collerettes 6a, 6b facilite l'assemblage de l'enveloppe tout en permettant d'enserrer efficacement les aubes. La structure de l'enveloppe 2 décrite ainsi que son procédé de mise en place 5 autour des aubes peuvent également être utilisés dans le cas des aubes montées de façon traditionnelle à l'aide de soudures entre l'enveloppe et le flasque. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Diffuseur de pompe, comprenant: - plusieurs aubes (1) en tôle présentant des saillies (9, 10) sur leur contour; 5 - un flasque intérieur (3) ; et - une enveloppe extérieure (2) ; dans lequel les aubes sont montées entre le flasque et l'enveloppe sans aucune soudure entre les aubes et le flasque d'une part et entre les aubes et l'enveloppe d'autre part, les aubes étant maintenues entre le flasque et l'enveloppe à l'aide desdites saillies des aubes engagées dans des encoches (11) réalisées dans l'un au moins parmi le flasque et l'enveloppe. 2. Diffuseur selon la revendication 1, dans lequel les saillies des aubes sont engagées dans des encoches réalisées dans le flasque et dans l'enveloppe. 3. Diffuseur selon la revendication 1, dans lequel les saillies des aubes sont engagées uniquement dans des encoches réalisées dans le flasque. 4. Diffuseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les 20 aubes sont montées à cheval sur le bord du flasque. 5. Diffuseur selon la revendication 4, dans lequel les aubes ont une forme recourbée évoluant sensiblement en portion d'hélice. 6. Diffuseur selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les aubes sont maintenues élastiquement sur le flasque par l'effet combiné des saillies engagées dans les encoches et le montage à cheval des aubes sur le bord du flasque. 7. Diffuseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les aubes (1) sont logées dans des gorges (12) respectives ménagées dans la surface du flasque (3). 8. Diffuseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'enveloppe comprend deux parties (2a, 2b) solidarisées entre elles et enserrant les 35 aubes. 9. Diffuseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'enveloppe comprend: - deux parties internes (2a, 2b) enserrant les aubes et présentant chacune une collerette périphérique (6a, 6b) ; et - deux parties externes (2c, 2d) entourant les deux parties internes et pressant lesdites collerettes périphériques l'une contre l'autre, les deux parties externes étant 5 solidarisées entre elles. 10. Diffuseur selon la revendication 9, dans lequel les deux parties externes sont solidarisées entre elles par au moins un cordon de soudure au niveau desdites collerettes périphériques. 11. Diffuseur selon la revendication 9 ou 10, dans lequel les deux parties internes et les deux parties externes sont coaxiales avec le flasque. 12. Pompe centrifuge comprenant au moins un diffuseur selon l'une 15 quelconque des revendications 1 à 11. 13. Procédé de fabrication d'un diffuseur de pompe, comprenant les étapes de: - fourniture de plusieurs aubes (1) en tôle présentant des saillies (9, 10) sur leur 20 contour; - fourniture d'un flasque intérieur (3) et d'une enveloppe extérieure (2) avec au moins le flasque intérieur présentant des encoches destinées à coopérer avec des saillies (9) des aubes (1) ; - montage sans soudage des aubes (1) à cheval sur le bord du flasque avec 25 engagement de saillies des aubes dans les encoches du flasque (3) pour procurer un serrage élastique des aubes sur le flasque; et - mise en place et solidarisation de l'enveloppe (2) autour des aubes sans soudage entre l'enveloppe et les aubes. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel l'enveloppe (2) présente des encoches et dans lequel l'étape de mise en place et de solidarisation de l'enveloppe autour des aubes comprend l'engagement de saillies des aubes dans les encoches de l'enveloppe. 15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, dans lequel l'enveloppe (2) comprend au moins une partie supérieure (2a) et une partie inférieure (2b), l'étape de mise en place de l'enveloppe sur les aubes comprenant: le positionnement de la partie supérieure (2a) et de la partie inférieure (2b) contre les aubes depuis deux côtés opposés des aubes; et - la solidarisation de la partie supérieure (2a) avec la partie inférieure (2b). 16. Procédé selon la revendication 13, 14 ou 15, dans lequel l'enveloppe comprend une partie externe supérieure (2c), une partie externe inférieure (2d), une partie interne supérieure (2a) présentant une collerette périphérique (6a) et une partie interne inférieure (2b) présentant une collerette périphérique (6b), l'étape de mise en place de l'enveloppe sur les aubes comprenant: - le positionnement de la partie interne supérieure (2a) et de la partie interne inférieure (2b) contre les aubes avec application des collerettes périphériques (6a, 6b) l'une contre l'autre depuis deux côtés opposés des aubes; - le positionnement de la partie externe supérieure (2c) autour de la partie interne supérieure (2a) et de la partie externe inférieure (2d) autour de la partie interne inférieure (2b) avec pressage des collerettes périphériques (6a, 6b) l'une contre l'autre par la partie externe supérieure (2c) et la partie externe inférieure (2d); et - la solidarisation des deux parties externes entre elles. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la solidarisation des deux parties externes entre elles est effectuée par soudage des deux parties externes entre elles en englobant les collerettes.